글 | 이기단 재료공학부 4

‘살아있는 바다, 숨쉬는 연안’을 주제로 2012 여수 세계박람회가 개최되면서 해양과 해양 산업에 대한 관심이 높아지고 있다.

이번 호에서는특히 자원과 에너지의 보고로서의 바다에 대해 조명해본다.

 

하이브리드, 전기 자동차, 스마트그리드 등의 용어들에서 읽어낼 수 있는 최신 공학 기술의 화두는 단연‘에너지’이다. 이제 에너지 절약, 신재생 에너지 개발 등은 선택이 아닌 필수가 되었다.2011년 3월의 일본 후쿠시마 원전 사태와 9월의 대규모 정전 사태, 수년 째 이어지고 있는 국제 유가 급등과 같은 사건에 의해 에너지에 대한 대중적인 관심도 어느 때보다 높아져 있는 상황이다.특히 우리나라는 에너지 수입 의존도가 97%에 달해 에너지원을안정적으로 확보하기 위한 에너지 외교, 신재생 에너지 개발을 비롯한 노력이 절실하다.

 

화석 에너지원 확보를 위한 국제적인 자원전쟁에 이어 최근에는 리튬(Li), 망간(Mn) 등의 전략적 광물과 주기율표의 란탄족 원소와 스듐(Sc), 이트륨(Y) 등의 원소를 일컫는 희토류 금속을 확보하기 위한‘자원전쟁 2라운드’가 곳곳에서 벌어지고 있다. 위의 금속원소들은 반도체, 레이저, 영구자석, 배터리, 촉매를 포함한 첨단기술의 다양한 분야에 사용된다. 그 중에서도 희토류 금속은 중국이 전 세계 생산량의 90%를 독점하고 있을 만큼 생산이 한 국가에심하게 편중되어 있는 자원이다. 희토류 자원의 산업적 그리고 국제적 중요성은 2010년 일본과 중국의‘댜오위다오 섬(일본명 센카쿠 열도)’영유권 분쟁에서 중국이 희토류 자원의 수출 금지 조치를 이용해 첨단 산업이 발전한 일본을 압박하는 데 성공했던 사례에서 단적으로 드러난다.

 

중동과 북미 일부 지역에 편중되어 있는 석유, 그리고 역시 특정지역에 편중되어 있는 광물 자원의 확보 문제를 해결하기 위해 바다가 하나의 대안으로 떠오르고 있다. 망망대해 한가운데에 떠 있는 시추선에서 석유나 천연가스를 뽑아내는 것은 이미 뉴스 자료화면을 통해 쉽게 접할 수 있는 장면이다. 이밖에 비교적 오래 전부터 주목받아온 바다의 화석 에너지 자원은 가스 하이드레이트,일명 '불타는 얼음'이다. 낮은 온도와 높은 압력이라는 심해의 특수한 환경에서 물 분자들은 특유의 3차원 구조를 이루는데, 이 구조는 안에 비어있는 공간을 갖는 것이 특징이다. 이 공간 속에 메탄(CH4), 에탄(C2H6), 프로판(C3H8), 이산화탄소(CO2) 등 작은 탄소화합물 기체들이 들어가 가스 하이드레이트를 이루게 된다. 기체 분자들은 물 분자와 오직 물리적으로만 결합되어 있기 때문에 상온,상압 상태에서는 물과 바로 분리된다. 채굴 과정에서 탄소화합물기체 분자들이 이렇게 날아가면 자칫 지구 온난화를 가속하는 결과로 이어질 수 있기 때문에 가스 하이드레이트가 안전한 에너지원이 되기 위해서는 기체가 방출되지 않은 상태로 채굴해 내는 기술의 개발이 필요하다.

로운 화석 연료를 찾아내는 것 이외에도 바다 자체의 특징을에너지원으로 사용하고자 하는 연구도 활발하게 진행되고 있다.대표적인 것이 조수간만의 차를 이용한 조력발전, 파도의 상하운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 파력발전, 그리고 물살이 빠른 곳에 터빈을 설치해 발전하는 조류발전이다. 바다의 에너지를이용하는 발전에는 해양 열에너지 변환(Ocean Thermal EnergyConversion, OTEC), 즉 바다 표층수와 깊은 바다의 온도 차이를이용하는 새로운 방법도 있다.

 

이처럼 바다에서 신재생 에너지를 찾으려는 노력이 계속되고 있으나 아직 그 효과가 미미하거나 기술 개발 단계에 머무르고 있는것이 대부분이다. 이에 비해 해양 광물 탐사는 말 그대로‘블루오션’이다. 우리나라의 육지에서는 희귀 금속 광물 자원이 많이 발견되지 않는 데 반해 바다 밑에 잠자고 있는 희귀 광물은 약 45000톤 가량으로 추정된다. 해양 광물 자원 중 가장 많이 알려져 있는 것은 망간 단괴이다. 망간 단괴는 바다 속에서 작은 입자를 중심으로 금속 산화물이 침전하면서 성장해 나무의 나이테와 비슷한 모양을 갖는 덩어리이다. 이 덩어리 안에는 망간을 중심으로 철, 니켈,구리, 아연, 크롬, 코발트 등 다양한 금속이 들어 있고, 전 세계적으로 망간 단괴의 매장량은 1조 톤에 이를 것으로 추정하고 있다.

 

세계 각국도 해양 광물 자원의 중요성을 인식하고 해양 탐사에 열을 올리고 있다. 지난 6월 28일 일본의 연구자들은 일본 배타적 경제
수역 내에서 매장량이 약 680만 톤에 달하는 것으로 추정되는 대규모의 해저 희토류 광산을 발견했다. 세계 여러 나라들은 이 사례에서
처럼 자국의 바다에서만이 아니라 북극해, 남극 주변의 바다 등에서도 해양 탐사권을 획득하려는 전략적인 움직임을 이어가고 있다.

우리나라도 예외가 아니다. 우선 우리나라 울릉도와 독도 주변바다에는 6억 톤 가량의 가스 하이드레이트가 묻혀 있는 것으로추정되며 2005년부터 한국지질자원연구원이 이 주변 바다의 탐사와 시추 작업에 들어갔다. 지난 2011년 말에는 우리나라가 남태평양 피지의 바다를 독점적으로 탐사할 수 있는 권리를 확보했다. 여의도 면적의 350배에 달하는 이 넓은 바다에서는 금, 은, 구리와함께 희귀 금속 자원들을 얻어낼 수 있을 것이고 국토해양부는 그 경제적 가치가 20년간 약 65억 달러에 달할 것으로 예상했다. 우리나라는 앞서 2008년에 남태평양의 통가에서도 해양 독점 탐사권을 따낸 바 있다.

 

부족하고 매장량이 지리적으로 편중되어 있는 에너지 그리고 자원을 확보하기 위한 각국의 노력은 이제 바다로 그 무대를 옮겨가고 있
다. 더욱이 바다는 지구 표면의 약 70%를 덮고 있어 에너지원과 광물 자원 공급처로서의 큰 가능성을 지니고 있다. 외교와 탐사를 이용
한 에너지원 및 광물의 확보와 함께 이제는 바다에서 캐낸 자원이 실 제로 안정적으로 이용될 수 있도록 하는 기술의 개발이 필요하다.

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