가정에서 사용하는 에너지—천연가스

가정에서 사용하는 에너지—천연가스

전 세계에서 필요한 총에너지의 20퍼센트 이상은 천연가스로 공급됩니다. 천연가스는 어떻게 해서 생깁니까? 천연가스는 얼마나 깨끗합니까? 그리고 남아 있는 양은 얼마나 됩니까?

많은 과학자는 매우 오래전에 플랑크톤을 포함한 동식물의 잔해가 분해되면서 천연가스가 형성되었다고 생각합니다. 그 이론은 이러합니다. 오랜 기간에 걸쳐 유기물 잔해는 위에 쌓인 퇴적물의 압력과 아래 깊은 땅속의 열을 받으면서, 미생물의 작용으로 화석 연료인 석탄과 가스와 석유로 바뀌게 되었습니다. 시간이 지나면서 그중 많은 양의 가스가 바위 구멍으로 스며들었습니다. 스며든 가스가 빠져나갈 수 없는 암석층 아래 갇히게 되면 방대한 가스층인 가스전을 형성하기도 했습니다. 이러한 가스전 중에는 수조(兆) 세제곱미터의 가스가 들어 있는 거대한 것들도 있습니다. 그런데 이 가스전을 어떻게 찾아냅니까?

천연가스를 찾아서

가스가 어디에 묻혀 있는지 추측하는 데 원격 탐사 위성, 위성 위치 확인 시스템, 반사 지진학, 컴퓨터가 도움이 되고 있습니다. 반사 지진학은 소리가 땅속의 암석층에 도달하면 반사된다는 원리에 근거한 것입니다. 따라서 과학자들은 이 방법을 이용하여 음파를 통해 땅속 지층의 윤곽을 파악합니다. 일반적으로, 작은 폭발물이나 특수한 트럭에 장착된 진동기를 사용하여 인공적으로 소리를 냅니다. 그렇게 해서 생긴 충격파는 지각을 뚫고 들어갑니다. 대기시켜 놓은 장치에 그 충격파가 반사되어 돌아오면, 과학자들은 암석층의 구조에 관한 삼차원 컴퓨터 영상을 만들어 낼 수 있습니다. 또한 이러한 영상을 보면, 가스가 고여 있을 만한 곳을 알아낼 수 있습니다.

바다에서 탐사를 할 때는 압축된 공기나 증기나 물을 특수 총으로 바닷속에 쏘아서 음파를 만들어 냅니다. 그렇게 해서 생긴 압력파는 바다 밑바닥을 뚫고 들어갔다가 반사되어 돌아와, 탐사용 배 뒤에 달린 긴 케이블에 부착된 수중 청음기에 포착됩니다. 육지에서와 마찬가지로, 연구가들은 포착된 신호들을 사용해서 분석을 위한 컴퓨터 영상을 만듭니다.

가스를 추출하는 데 드는 비용이 만만치 않기 때문에, 매장되어 있는 가스의 양이 충분한 가스전을 찾아야만 합니다. 따라서 지질학자들은 가스가 고여 있는 곳의 압력과 가스의 양을 확인하지 않으면 안 됩니다. 압력은 측정기로 어느 정도 정확하게 잴 수 있습니다. 하지만 정확한 매장량은 알아내기가 더 어렵습니다. 한 가지 방법은 먼저 압력을 잰 후에 일정량의 가스를 추출하고 나서 다시 압력을 재는 것입니다. 압력이 조금 떨어지면 매장량이 많다는 뜻이고, 압력이 크게 떨어지면 매장량이 적다는 뜻입니다.

가스를 사용하게 되기까지

천연가스를 추출한 다음에는 파이프라인을 통해 정제소로 보냅니다. 그곳에서 이산화탄소, 황화수소, 이산화황과 같이 불필요한 화학 물질을 제거하며, 파이프라인을 녹슬게 하는 수증기도 제거합니다. 그러고 나서 천연가스를 매우 낮은 온도에서 증류하면 불연성인 질소가 제거되고 쓸모 있는 헬륨, 부탄, 에탄, 프로판을 얻게 됩니다. 이 과정에서 최종적으로 남게 되는 것은 주로 순수 메탄인데, 메탄은 색깔과 냄새가 없고 가연성이 높습니다. 이렇게 얻은 메탄은 천연 물질이므로 천연가스라고도 불립니다.

제조업자들은 가정에서 천연가스를 안전하게 사용할 수 있도록 황이 들어 있는 화합물을 조금 첨가합니다. 그 화합물은 냄새가 매우 지독해서 혹시 가스가 새더라도 금방 알아차리고 폭발 사고를 미연에 방지할 수 있기 때문입니다. 그렇기는 하지만 천연가스는 석탄이나 석유 같은 다른 화석 연료보다는 훨씬 더 깨끗한 연료입니다.

일부 천연가스는 수송하기 쉽도록 매우 낮은 온도로 냉각하여 액화 천연가스로 바꿉니다. 부탄과 프로판은 많은 경우 처리 과정을 거쳐 액화 석유 가스(LPG)가 되는데, 이 가스는 통에 담긴 조리용 연료로 잘 알려져 있습니다. LPG는 일반적으로 버스나 트랙터나 트럭과 같은 차량의 연료로도 쓰입니다. 또한 화학 분야에서도 부탄과 프로판은 플라스틱, 용매제, 합성 섬유와 같은 유기 화학 제품을 만드는 데 사용되고 있습니다.

언젠가는 고갈될 에너지

천연가스도 다른 모든 화석 연료처럼 한정된 자원입니다. 추산에 따르면, 전 세계에서 추출할 수 있는 가스의 45퍼센트 정도가 아직 매장되어 있습니다. 이 수치가 정확하다면, 지금과 같은 비율로 사용할 경우 약 60년 후에는 천연가스가 고갈될 것입니다. 하지만 많은 나라에서 에너지 소비가 증가하고 있으므로 현재의 예측은 틀릴 가능성이 매우 높습니다.

어떤 사람들은 일부 나라에서 산업화가 엄청난 속도로 진행되는 것을 보고 지구의 자원이 무한하다고 생각할지 모릅니다. 물론, 핵에너지도 있고 태양열이나 풍력 등을 이용한 재생 에너지도 있는 것은 사실입니다. 하지만 필요한 에너지의 양이 점점 늘어나고 있는데 이 에너지들로 그러한 수요를 충족시킬 수 있을 것입니까? 이 에너지들은 깨끗하고 안전하여 환경에 해롭지 않을 것입니까? 시간이 흐르면 알게 될 것입니다.

[14면 도해와 삽화]

(온전한 형태의 본문을 보기 원한다면, 출판물을 참조하십시오)

천연가스를 추출한 다음에는 정제소로 보내어 처리한 후 가정과 사업체에 공급합니다

[도해]

가스정

정제소

가스 회사

[13면 삽화]

특수한 장비로 음파를 발생시키면 대기시켜 놓은 장치로 그 음파가 반사되어 돌아옵니다

[13면 삽화]

지질학자들은 음파를 통해 만든 삼차원 영상을 분석합니다

[13면 사진 자료 제공]

깨어라!