가연성 얼음은 어느 부서에서 개발했습니까?

가연성 얼음

소개

그것의 화학식은 CH4 8H2O 이다.

가연성 얼음은 미래의 청결을 위한 새로운 에너지이다. 그것의 주성분은 메탄 분자와 물 분자이다. 그것의 형성은 해저 석유, 천연가스의 형성 과정과 유사하며 밀접한 관련이 있다. 해저 지층 깊숙한 곳에 묻혀 있는 대량의 유기물은 산소 부족 환경에서 염산균에 의해 분해되어 결국 석유와 천연가스 (LPG) 를 형성한다. 이 천연가스들 중 많은 것들이 물 분자에 의해 차단되고,' 가연성 얼음' 은 해저의 저온과 저압에서 형성된다. 천연가스는 섭씨 2 ~ 5 도의 온도에서 수결정체와 함께' 가연성 얼음' 이라는 특별한 성질을 가지고 있기 때문이다. 주성분은 메탄이기 때문에 흔히' 메탄 하이드레이트' 라고 불린다. 상온 상압에서 물과 메탄으로 분해되며,' 가연빙' 은 고도로 압축된 고체가스로 볼 수 있다. 가연성 얼음' 은 겉으로는 서리처럼 보이고, 미시적으로 보면 분자 구조는 마치' 새장' 과 같다. 새장은 물 분자 몇 개로 이루어져 있는데, 각 새장은 기체 분자를 "끄고" 있다. 현재 가연성 얼음은 주로 동서태평양과 대서양 서연에 분포되어 있어 발전 가능성이 매우 높은 새로운 에너지원이다. 하지만 채굴이 어렵기 때문에 해저 가연성 얼음은 여전히 해저와 영구 동토에 잘 보존되어 있다.

가연성 얼음의 발견

일찍이 1778 년에 영국 화학자 푸들리가 가스 생성 가스 수화물의 온도와 압력을 연구하기 시작했다. 1934 에서 석유가스관과 처리장비에서 얼음형 고체가 막히는 현상이 발견되었다. 이 고체들은 얼음이거나 사람들이 지금 말하는 가연성 얼음이다. 1965 년, 소련 과학자들은 해양 바닥 표면에 가스 하이드레이트가 존재할 수 있다고 예측했다. 나중에, 사람들은 마침내 북극 해저에서 대량의 가연성 얼음을 발견하였다.

형성 및 저장

가연성 얼음은 해양 판 활동에 의해 형성된다. 해양판이 가라앉을 때, 오래된 해저 지각은 지구 내부로 가라앉고, 해저의 석유와 가스는 판 가장자리와 함께 표면으로 돌진한다. 냉해수와 심해 압력에 노출되면 천연가스와 바닷물이 반응하여 수화물을 형성한다. 과학자들은 가연얼음이 해저에 분포되어 있는 것이 해양 총면적의 약 10% 를 차지하며 4000 만 제곱 킬로미터에 해당한다고 추정한다. 그것은 지금까지 해저에서 가장 가치 있는 광산자원이며, 인류가 1000 년을 사용하기에 충분하다.

"가연성 얼음" 의 형성에는 세 가지 기본 조건이 있다. 첫째, 온도가 너무 높을 수 없고, 영도 이상은 형성될 수 있고, 0-10 C 가 적당하며, 최고 한도는 20 C 안팎으로 제한돼 분해된다. 두 번째 압력은 충분하지만 너무 크지는 않습니다. 영도에서는 30 개의 기압 이상에서 발생할 수 있습니다. 셋째, 지하에 반드시 기원이 있을 것이다. 육지에서는 시베리아의 영구 동토만이 조건부로 형성되고 안정된 고체를 유지하는데, 대양 깊은 300 ~ 500 미터의 퇴적물에는 이런 저온 고압 조건이 있을 수 있기 때문이다. 그래서 그 분포의 해륙비는 1: 100 입니다.

가연성 얼음' 이 항상 천연가스가 있는 곳에 나타나는 것은 아니다.' 가연성 얼음' 의 형성은 스트레스 외에 주로 저온으로 인해 얼음과 토양이 있는 곳에 나타난다. 오랫동안 중국 해역의 위도가 낮아' 가연성 얼음' 이 있을 수 없다고 생각하는 사람들이 있다. 사실, 중국의 동해와 남해는 이미 형성된 조건을 갖추었다.

동해 아래에는 동해 분지가 하나 있는데, 면적은 25 만 평방킬로미터이다. 20 년간의 탐사 끝에 이 분지는 이미 6543.8+0484 억 입방미터의 탐사 및 천연가스 매장량을 통제했다. 이어 중국공정원 원사, 해양전문가 김샹룡이 이끄는 과제팀은 가스하이드레이트 존재의 필수조건에 따라 동해' 가연얼음' 의 온도와 압력 범위를 밝혀내고 지열구배와 동해의 지질조건을 결합해' 가연얼음' 의 분포 지역을 그려내고 안정대 두께를 계산해 자원을 초보적으로 평가해' 가연얼음' 을 만들었다. 이것은 주변 지역이 새로운 세기에 효율적인 새로운 에너지를 사용하기 위해 더 넓은 전망을 열었다.

스토리지 용량 및 전망

1 입방미터 가연성 얼음은 164 입방미터 천연가스와 0.8 입방미터의 물로 변환할 수 있다. 과학자들은 가연성 얼음이 해저에 약 4000 만 제곱킬로미터로 분포되어 있으며, 해양총면적의 10% 를 차지하며, 해저 가연성 얼음의 매장량은 인류가 1000 년을 사용하기에 충분하다고 추정한다.

연구와 조사가 진행됨에 따라 세계 해양에서 발견된 가연성 얼음의 수가 점차 증가하고 있으며 1993 해저에서 57 곳, 200 1 해저에서 88 곳이 발견됐다. 탐사 추산에 따르면 미국 동남 연해 흑령의 가연빙자원은 18 억 톤에 달하며 미국 105 년 천연가스 소비량을 충족시킬 수 있다. 일본해 및 그 주변의 가연성 얼음 자원은 일본에서 100 년 이상 사용할 수 있습니다.

전문가들의 추산에 따르면 세계 석유 총매장량은 2700 억 톤에서 6500 억 톤 사이이다. 현재의 소비 속도에 따르면, 앞으로 50 ~ 60 년이 지나면 세계 석유 자원이 고갈될 것이다. 가연성 얼음의 발견은 에너지 위기에 빠진 인류에게 새로운 희망을 가져왔다.

합동검사

지난 6 월 2 일 중국-독일 과학자 26 명이 홍콩에서 독일 과학고찰선' 수사풍' 호에 올라 남해에 대해 42 일간의 종합 지질 고찰을 시작했다. 해저 TV 관측과 해저 TV 감시 채집 샘플을 통해 면적이 약 430 제곱킬로미터에 달하는 거대한 탄산염암이 처음 발견됐다.

중국-독일 과학자들은 이 자생 탄산염 지역의 가장 전형적인 구조 중 하나를' 구룡메탄초' 라고 명명할 것을 만장일치로 제안했다. 그 중' 용' 자는 중국을 대표하고,' 9' 는 몇 개 연구팀의 협력을 대표한다. 동위원소 연대 측정법에 따르면' 구룡메탄초' 지역의 탄산염 지각이 가장 먼저 형성된 것은 약 4 만 5000 년 전, 지금까지도 메탄가스를 방출하고 있는 것으로 나타났다.

중국 수석 과학자 광저우 해양지질조사국 수석 엔지니어 황영양은 이에 대해 매우 흥분했다. 그는 남해 북부의 가연성 얼음 매장량만 중국 육상석유 총량의 절반에 달한다는 증거를 탐측했다고 말했다. 또한, 서사해구는 가연성 얼음 분포 지역을 초보적으로 동그라미하여 자원량을 4. 1 조 입방미터로 추산했다.

중국은 1993 부터 순수 석유 수입국이 되었다. 20 10 까지 석유순 수입은 100 억 톤 정도로 증가하고 2020 년에는 2 억 톤 정도로 증가할 것으로 예상된다. 따라서 가연성 얼음의 배경을 파악하고 가연성 얼음 자원을 개발하는 것은 우리나라의 후속 에너지 공급과 경제의 지속 가능한 발전에 중요한 전략적 의의가 있다.

황영양은 앞으로 10 년 동안 우리나라가 8 1 억원을 투입해 이 새로운 에너지에 대한 자원조사를 실시할 예정이며, 2008 년 전후 가연빙의 특성을 파악해 20 15 년 가연빙시험 채굴을 실시할 것으로 예상된다고 소개했다.

양날의 검

전략과 위험이 함께 만든' 양날의 검'.

지금까지 세계에서 적어도 30 여 개 국가와 지역에서 가연성 얼음의 연구, 조사 및 탐사가 진행 중이다.

1960 년, 구소련은 시베리아에서 최초의 가연성 얼음 가스 저장고를 발견했고, 1969 년 개발, 가스 생산 14 년, 총 가스 생산 501

가연성 얼음에 대한 조사는 미국 1969 에서 시작되었다. 1998 년 가연빙은 국가 발전의 전략에너지로 국가 장기 계획에 포함돼 20 15 년까지 상업시범을 진행할 계획이다.

일본은 1992 에서 가연성 얼음을 주시하고 있다. 현재 주변 해역 가연성 얼음 조사 평가 작업이 기본적으로 완료되어 탐사 우물 7 개, 동그라미 12 광구, 가연성 얼음 샘플 획득에 성공했다. 목표는 20 10 에서 상업시범을 실시하는 것이다.

그러나, 인류는 깊은 바다에 묻혀 있는 가연성 얼음을 채굴할 때 여전히 많은 새로운 문제에 직면해 있다. 일부 학자들은 메탄이 지구 온난화에서 이산화탄소보다 20 배 더 큰 역할을 한다고 생각한다. 가연성 얼음 퇴적물은 최소한의 피해를 입어도 대량의 메탄가스 누출을 일으킬 수 있다. 게다가 대륙 변두리 해안에서 가연성 얼음을 채굴하는 것은 매우 어렵다. 일단 분출사고가 발생하면 쓰나미, 해저 산사태, 해수중독 등의 재해가 발생할 수 있다.

가연성 얼음은 미래의 새로운 에너지일 뿐만 아니라 위험한 에너지원이라는 것을 알 수 있다. 가연성 얼음의 개발과 활용은 마치' 양날의 검' 과 같아서 조심스럽게 대해야 한다.

가연성 얼음' 은 해저 깊은 곳에 메탄이 함유된 얼음이다. 심해의 고압 저온에서 물 분자는 수소 결합을 통해 긴밀하게 연결되어 3 차원 네트워크를 형성하기 때문에 해저에 쌓인 고생물유해가 분해된 메탄 등 기체 분자를 네트워크에 포함시켜 수화 메탄을 형성할 수 있기 때문이다. 이 수화 메탄은 연한 회색 아이스하키와 같아서 가연성 얼음이라고 불린다. 이 아이스하키들은 일단 해저에서 해수면으로 올라가면 펑 하고 죽는다.

가연성 얼음은 잠재적 에너지원으로 매장량이 크다. 국제 지질 탐사기구에 따르면, 지구 심해의 수화 메탄 매장량은 2.84× 102 1 m3 를 초과하기에 충분하며, 기존의 천연가스 저장량의 1 만배이다. 이러한 가연성 얼음 아래에는1..135 ×1020M3 의 가스가 있을 수 있습니다. 일부 전문가들은 일단 수화 메탄이 채굴되면 인류가 연료를 사용하는 역사를 몇 세기 연장시킬 것이라고 생각한다.

이런 새로운 에너지를 개발하기 위해 19 국가의 참여로 깊은 지층 해양지질샘플연합연구소를 설립했고, 50 명의 과학기술자가 선진 실험시설을 갖춘 배를 운전해 미국 동해안에서 해저 가연빙을 탐사했다. 이 가연성 얼음 탐사 전용선의 7 층 선실에는 선진적인 실험 설비가 갖추어져 있다. 이것은 심해에서 암석 샘플을 채취할 수 있는 세계 유일의 배이다. 이 배에는 퇴적학, 고생물학, 암석학, 지구화학, 지구물리학을 연구하는 실험 설비가 갖추어져 있다. 이 특별한 배는 텍사스 출신인가요? M 은 영국, 독일, 프랑스, 일본, 호주, 미국의 과학재단과 유럽 연합과학재단이 후원하는 대학의 주임이다.

해저 가연성 얼음의 존재는 해저를 불안정하게 만들 수 있으며, 종종 해저에 대규모 진흙 흐름이 생겨 해저 파이프와 통신 케이블에 심각한 손상을 입힐 수 있다. 더욱이, 만일 해저지층이 지진으로 파열되면, 유리가스와 수화 메탄이 분해되어 생긴 가스가 해수면을 뿜어내거나, 해수 표면과 수면에 고도로 농축된 가연성 기포를 많이 형성하면, 과거의 선박에 위험을 초래할 뿐만 아니라 저공 비행 항공기에도 액운을 가져올 수 있다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언) 최근 몇 세기 동안 미국 플로리다, 버뮤다 제도, 푸에르토리코 사이의 버뮤다 삼각 해역에서 수많은 선박과 항공기 미스터리 실종 사건이 발생했다고 생각하는 학자들도 있다. 이른바 버뮤다의 수수께끼는 이와 관련이 있을 수 있다.

가연성 얼음은 심해 저온 고압의 조건 하에서 형성되기 때문에 수소 결합은 약한 작용이며, 얼음 모양의 수화 메탄은 수면에서 나오자마자 자동으로 녹아 기체로 분해되기 때문에, 우리는 수화 메탄을 분해하는 데 신경 쓸 필요가 없습니다. 전용 장비로 이 기체들을 모으기만 하면 됩니다. 주목할 만하게도, 가연성 얼음은 새로운 에너지원으로서 개발 응용 전망을 가지고 있지만 메탄은 효율적인 온실가스이다. 가연성 얼음의 채굴 방법이 부적절하면 방출되는 메탄이 대기로 확산되어 지구의 온실효과를 높여 지구의 영구 동토와 극지 빙산이 녹아 지구를 따뜻하게 한다. 가연성 얼음을 안전하고 합리적으로 개발하려면 환경 보호를 동시에 고려해야 한다.

가연성 얼음의 개발 및 이용

가연성 얼음은 2 1 세기에 석탄, 석유, 가스를 대체하는 새로운 에너지가 될 것으로 예상된다. 과학자들은 가연얼음이 해저에 분포되어 있는 것이 해양 총면적의 약 10% 를 차지하며 4000 만 제곱 킬로미터에 해당한다고 추정한다. 그것은 지금까지 해저에서 가장 가치 있는 광산자원이며, 인류가 1000 년을 사용하기에 충분하다. 하지만 가연성 얼음을 채굴하는 복잡한 과정에서 어떤 실수라도 생기면 심각한 환경 재앙을 초래하고 환경 대적이 될 수 있다. 첫째, 바닷물에서 가스를 수집하는 것은 매우 어렵습니다. 해저 가연성 얼음은 분포 면적이 커서 특정 지역에서 분해되는 메탄을 수집하기가 어려워 해저를 떠나자마자 빠르게 분해되어 분출 사고가 발생하기 쉽다. 더 중요한 것은 메탄의 온실효과가 이산화탄소보다 10 ~ 20 배 더 심각하다는 것이다. 부적절한 처리로 사고가 발생하면 분해된 메탄가스가 바닷물에서 대기로 방출되어 전 세계 온실효과 문제가 더욱 심각해진다. 또한 해저 채굴은 지각의 안정된 균형을 손상시켜 대륙붕 가장자리의 불안정을 초래할 수 있으며, 그로 인해 해저가 무너지고 대규모 쓰나미까지 초래할 수 있습니다. 과거 이런 기체의 대규모 자연 방출이 어느 정도 지구 기후의 급격한 변화를 초래했다는 증거가 있다. 8000 년 전 북유럽에서 큰 재앙을 일으킨 쓰나미도 이 가스의 대량 방출로 인한 것일 가능성이 높다.

세 가지 주요 채광 방안이 있다. 첫 번째는 열분해입니다. 가연성 얼음' 열 분해의 특성을 이용하여 메탄 증기는 고체에서 분해된다. 하지만 이 방법의 어려움은 수집하기가 쉽지 않다는 것이다. 해저 다공성 매체는' 덩어리' 나 큰 암석으로 집중되는 것이 아니라 고르게 분포되어 있다. 어떻게 효율적으로 파이프를 깔고 파이프를 모으는 것은 시급히 해결해야 할 문제이다.

두 번째 선택은 강압법이다. 일부 과학자들은 핵폐기물을 지하에 묻어 방사능 효과를 이용하여 분해할 것을 제안했다. 그러나, 그들은 모두 열분해와 같은 문제에 직면해 있다. 즉, 파이프를 깔고 효율적으로 파이프를 모으는 것이다.

세 번째 방안은' 대체법' 이다. 연구에 따르면 CO2 액화 (쉽게 달성 가능) 를 1, 500m 이하의 해양면 (반드시 해저로 갈 필요는 없음) 에 주입하면 CO2 수화물이 생성됩니다. 그 비중은 바닷물보다 크므로 해저로 가라앉습니다. 이산화탄소를 해저의 메탄하이드레이트 저장층에 주입하면 이산화탄소가 메탄보다 수화물을 더 쉽게 형성하기 때문에 메탄하이드레이트 중의 메탄분자를' 돌출' 하여 교체할 수 있다.

그러나' 가연성 얼음' 이 채굴 과정에서 누출되면 대량의 메탄가스가 분해되어 바닷물을 통해 대기로 들어간다. 메탄의 온실효과는 CO2 보다 2 1 배 크기 때문에 일단 이런 누출이 통제되지 않으면 전 세계 온실효과가 빠르게 증가할 것이다. 대기가 따뜻해지면 바닷물과 지층의 온도도 상승하여 해저' 가연성 얼음' 이 자동으로 분해되어 악순환을 일으킨다. 따라서 방출된 메탄 가스를 효과적으로 수집할 수 있도록 채굴을 통제해야 한다.

해저 가연성 얼음 채굴에는 복잡한 기술 문제가 관련되어 있어 아직 개발 단계에 있어 10 ~ 30 년이 걸려야 상업채굴에 투입될 것으로 예상된다. 실제로 중국, 미국, 캐나다, 인도, 한국, 노르웨이, 일본은 각각 가연성 얼음 연구 프로그램을 시작했다. 이 가운데 일본은 7 개의 탐사정을 건설해 20 10 이 상업채굴에 투입될 것으로 예상되며, 미국도 최근 몇 년간 따라잡아 20 15 에서 해저나 영동층의 상업채굴을 희망하고 있다.

눈에 보이는' 가연성 얼음' 은 인류에게 새로운 희망뿐만 아니라 새로운 어려움도 가져왔다. 합리적인 과학의 개발과 이용만이' 가연성 얼음' 이 진정으로 인류에게 유익할 수 있다.