공학박사 정희용(한국도시가스협회 기획팀장)

바야흐로 세상은 녹색의 시대를 맞고 있다.
녹색성장을 비롯해 녹색정책, 녹색국가, 녹색인간, 녹색기술, 녹색산업, 녹색전쟁까지.
이 녹색의 시대에 녹색연료인 천연가스의 중요성 또한 날로 커지고 있다.
이에 한국도시가스협회 정희용 팀장의 기고(3회 연재)를 통해 ‘녹색시대의 천연가스의 역할과 주장’에 대해 고찰해 본다.

▲ 한국도시가스협회 정희용 기획팀장.
-세계시장 비전통가스에 주목-

세계 천연가스시장은 그 동안 소외되었던 비전통가스에 대한 기대가 고조되고 있다.

자연적으로 발생하여 지하에 매장되어 있는 발화성 탄화수소(Hydrocarbon)류의 혼합 기체인 천연가스(Natural Gas)와 달리, 비전통가스(Unconventional Gas)는 원유와 함께 존재하지 않고 단단한 지층 사이에 갇혀있는 가스 자원이다. 통상의 Natural gas 이외의 가스를 통칭한다.

비전통가스는 채굴기술의 발전에 따라 세계 자원시장 지도를 바꿀 만큼 혁명적인 에너지원으로 평가되
고 있다. 쉘가스(shale gas)를 비롯해 치밀가스(Tight Sand Gas), CBM(Coal Bed Methane), 가스하이드레이트(Gas-hydrate) 등이 그것이다.

천연가스 자원의 크기와 추출의 용이성에 따른 분포를 보면 그림과 같이 표시된다. 꼭지점으로 갈수록 총자원 base에서 상대적으로 작은 부분으로 표시되며 최고 양질의 축적물로 전통가스가 위치한다.

밑으로 갈수록 주로 비전통적 자원의 양이 매우 많지만 일반적으로 생산에 어려움이 있고 복잡한 기술력과 높은 비용이 요구된다.

세계가 주목하고 있는 셰일가스(shale gas)는 지하 퇴적암층인 셰일(혈암: 오랜 세월 동안 점토가 쌓여 단단하게 굳어진 암석)층에 저장된 메탄가스로, 지층을 수직으로 뚫고 들어가 혈암 층에서 다시 수평 굴삭을 한 뒤 암석을 분쇄해 가스를 추출한다.

그 동안 기술적 어려움으로 개발이 지연됐으나 단단한 암석층을 뚫는 기술의 발전으로 미국에서는 생산량이 급증하고 있다. 지난해 미국이 러시아를 제치고 세계 최대 천연가스 생산국으로 격상된 것도 셰일가스의 생산량 증가 때문이다.

폴란드에서도 쉐일가스 시추가 진행되고 있어 러시아에 대한 유럽의 에너지 의존도가 줄어들지 관심이 집중되고 있다.

한편 IEA 전망에 따르면 2007년부터 2030년까지의 천연가스 수요는 연평균 1.5%가 증가할 것으로 예상(같은 기간 석유는 연평균 1.0% 증가 전망) 된다. 또 2030년 전 세계 천연가스 수요는 2007년의 3.049조cm에서 41.5% 증가한 4.313조cm에 이를 것이란 전망이다.

-신재생E 비율 목표달성에 천연가스 역할 주요-

유럽은 온실가스 감축을 위해 신재생에너지의 공급확대와 에너지효율 개선의 목표를 충족하기 위한 에너지원별 구성비에 상당한 관심을 갖고 있다.

유로가스(Euro gas)의 Domenico Dispenza 회장은 이런 관점에서 유로가스와 천연가스의 역할을 높이 평가하고 있다. 아울러 이 목표는 지속가능성과 경쟁력, 공급 안정성이라는 세가지 축이 근간이 되어야 한다고 주장한다.

지속가능한 에너지시장을 위한 정책은 경쟁시장에서 다양한 원료구성비로 만들어진 프레임을 제공해야만 하며, 경쟁적이고 안전하며 지속가능한 에너지공급이라는 전반적인 측면에서 천연가스는 이 정책에 상당히 기여할 것이라고 강조한다.

유로가스는 천연가스가 녹색시대의 지속가능한 연료로의 지위를 가질 수 있는 장점을 다음과 같이 제시한다.

먼저 천연가스는 지속가능한 발전을 위한 에너지믹스 차원에서 중요한 역할을 할 수 있다. 60년 이상의 매장량과 전 세계적으로 넓게 분포된 장점은 에너지원별 구성에 중요한 역할을 할 수 있으며, 유럽에서 천연가스 시장은 기능적이고 경쟁력을 갖춘 매력적인 시장을 유지할 수 있다고 본다.

천연가스는 전력생산 뿐만 아니라, 신재생에너지의 뒷받침을 위한 선택된 연료가 될 것이다. 천연가스는 전력생산을 위해 선택되는 연료로 남을 것이다. 유럽의 전력수요는 앞으로도 계속 증가할 것으로 예상되며, 천연가스는 안전하고 유동성 있는 다양한 발전원 구성에 기여할 수 있다.

천연가스는 다른 화석연료 보다 낮은 탄소성분을 갖고 있으므로 종래의 석탄발전을 대체할 경우 온실가스와 대기오염을 상당히 감소시킬 수 있다. 따라서 전력생산에 천연가스를 이용하는 것은 이산화탄소 배출량을 감축하는 비용효과적인 방안이 된다.

30~40% 효율의 석탄설비를 50~60% 효율의 CCGT(Combined Cycle Gas Turbine) 설비로 교체하는 것은 에너지소비량을 대폭 감소시킬 수 있으며, 이산화탄소 배출량을 절반 이상으로 감소시킬 수 있다.

CCGT의 천연가스 이용은 기저 및 중간 부하용 발전소에 있어서 경제적이며 친환경적인 측면에서 매력적인 옵션으로 남을 것이다.

일단 탄소저장 및 포집기술(CCS)이 개발?실험?검증되면 CCGT 설비에 장착하는 것이 중요 사항이다. 이 기술의 도입이 석탄 및 가스공장용 경쟁환경을 변화시키는 동시에 가스를 연료로 사용하는 발전소의 CCS 이용은 탄소중립(Carbon neutrality)을 최대한 보장하면서 이산화탄소 배출량을 매우 낮은 수준으로 감축시킬 수 있을 것이다. 게다가 발전용 연료로서 천연가스는 신재생에너지, 특히 풍력과 태양열을 이용한 전기생산을 뒷받침할 것이다.

풍력이 어느 정도 발전에 기여할지는 아직 명확하지 않기 때문에 신재생에너지 비율 20%라는 목표 달성에 천연가스는 중요한 역할을 할 것이다.

-천연가스 이용방안 ‘무궁무진’-

천연가스는 연소 시 황이 없고 오염물질이 가장 적게 배출되는 최고의 청정 화석연료이다. 따라서 천연가스는 깨끗하고 건강한 대기를 만드는데 기여할 수 있다.

CHP 기술에 이용되는 천연가스는 상당히 유리한 기회를 제공한다. 다른 연료보다 상당히 높은 난방대비 전력비율(전기/난방)을 갖춘 가스 CCGT와 함께 가스를 연료로 사용하는 CHP 발전소는 연료 중 90% 이상이 1차 에너지로 이용된다. 가스는 이러한 방식으로 전력발전소 및 지역난방방식, 산업용 및 산업용 기기에서 이용될 수 있다. 일반적으로 마이크로코젠으로 알려진 소형 CHP기기 또한 광범위한 잠재력을 가지고 있다.

천연가스는 산업용 수요가로 인해 높이 평가되고 있다. 산업용기기 범위에서 천연가스의 직접적인 이용은 높은 수준의 이행솔루션을 제공한다. 새로운 버너타입의 개발을 포함해 혁신적인 기술개발은 프로세스상의 이점 및 저공해라는 장점을 제공한다. 스마트 테크놀러지와 결합된 가스이용은 효율적이고 비용 효과적이며 환경친화적이라는 점에서 높은 수준의 상품 생산을 가능케 한다.

천연가스는 미래의 주택과 건물 건축에 가치 있는 기여를 한다. 고효율 가스난방은 주택과 건물에 계속해서 이용 가능할 것이며, 저공해를 위해 가스를 연료로 하는 기술적 옵션(전기 및 열을 생산하는), 예를 들어 가스를 연료로 하는 히트펌프나 마이크로코젠의 경우에도 이용이 가능하다.

잉여전기는 재판매될 수 있으며, 이는 분산형 발전에 도움이 된다. 태양열과 같인 신재생에너지와 함께 하이드로 기기용 천연가스이용 또한 가능성이 있을 것이다.

당신의 차를 천연가스로 운전하라.

아울러 천연가스는 수송부분에서 연료전환 가능성을 더욱 높이고 있다. 천연가스는 이미 세계 여러 도시에 빠르게 사용되고 있다. 적절한 인프라 구조가 갖춰진다면 개인용 자동차에도 사용될 수 있다. 천연가스 자동차는 기존의 휘발유나 디젤자동차보다 오염물질을 훨씬 적게 배출된다. 천연가스 연소는 고체잔여물을 남기지 않는데, 이 점은 미세먼지가 문제되는 도심의 수송용 연료로 매우 좋은 특성을 가진다.

가스와 바이오가스를 이용한 하이브리드 기술 또한 잠재력을 가지고 있다. 수송연료로서 천연가스의 장점은 현재의 자동차뿐 아니라 현재의 연료 인프라(주유소)까지 천연가스를 이용할 수 있다는 점이다.

천연가스는 "bio"가 될 수 있다. 바이오가스(즉 바이오매스에서 추출한 메탄)는 자립형 에너지정책을 위한 훌륭한 해결방안이 될 수 있다. 폐기물이나 곡물에서 생산되는 신재생에너지원기술 등이 실용적 요구사항이 충족되면 현재의 가스공급망을 통해 천연가스와 혼합되어 공급될 수 있을 것이다.
 

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