"메탄올이 송유관 막히게 할 수 있다"…KAIST 가설 뒤집어

송유관 막힘을 방지하기위해 주입하는 메탄올이 오히려 송유관을 막히게 할 수 있다는 연구결과가 나왔다.

이는 메탄올이 가스 하이드레이트 형성을 억제한다는 기존의 가설을 뒤집는 것이다.

KAIST는 해양시스템공학전공 서유택 교수와 신규철 박사가 대표적인 가스 하이드레이트 생성 억제제인 메탄올이 조건에 따라 하이드레이트 형성의 촉매 역할을 하는 메커니즘을 규명했다고 23일 밝혔다.

원유, 천연가스 등을 심해에서 끌어올릴 때 고압, 저온 조건에서 발생하는 가스 하이드레이트 때문에 송유관이 막힐 수 있다. 이를 방지하기 위해 수송관 내 원유에 약 20~30% 만큼 메탄올을 주입해 가스 하이드레이트 생성을 억제한다.

이번 연구는 이런 사고 사례에 대해서도 과학적으로 입증한 것으로 향후 산업계에 미치는 파급효과가 매우 클 것으로 기대된다.

연구팀은 원유를 생산할 때 메탄올에 사용되는 비용을 줄이기 위해, 원유대비 메탄올의 주입 비율을 바꿔가며 가스 하이드레이트의 억제 효과를 알아보는 다양한 실험을 수행했다.

그 과정에서 메탄올이 메탄 등 다른 가스들과 함께 물과 결합해 가스 하이드레이트가 형성된다는 것을 세계 최초로 밝혀냈다.

게다가 메탄올이 원유대비 5~20% 만큼 주입되면, 가스 하이드레이트 형성 속도를 급격히 증가시켜 파이프 이송라인이 더욱 쉽게 막힐 수 있다는 사실도 알아냈다.

서 교수는 “이번 결과는 원유, 천연가스 등의 이송 과정에서 기존의 가설을 뒤집는 결과로 얼음, 메탄, 메탄올, 암모니아 등이 공존하는 태양계 천체들의 표면 성분을 밝히는 데도 응용될 수 있다”며 “다양한 분야에 미치는 파급효과가 클 것으로 예상돼 이에 대한 후속 연구를 진행할 계획”이라고 밝혔다.

▲가스 하이드레이트낮은 온도와 높은 압력에서 가스와 물이 결합돼 형성된 고체 에너지. 해저의 고압 저온 상태에서 물분자 간의 수소 결합으로 형성되는 3차원 격자 구조로 형성돼 있으며, 격자 구조 내의 빈 공간에 메탄, 에탄, 프로판, 이산화탄소 등 작은 가스 분자가 화학 결합이 아닌 물리적으로 결합한 것이다. 따라서 상온·상압 상태에서는 바로 물과 가스로 분리된다. 1㎥ 가스 하이드레이트 안에는 약 170㎥의 가스가 함유돼 있기 때문에 불을 붙이면 불꽃을 내며 탄다고 해서 일명 '불타는 얼음'으로 불린다. 매장량이 많고 공해가 없어 차세대 에너지로 관심이 높지만, 해양 플랜트에서는 운전에 어려움을 유발하는 장애 요인으로 인식되고 있다.

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