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메탄올 하이드레이트의 새로운 발견
- 가스 하이드레이트 생성 억제 물질인 메탄올의 새로운 역할 규명 -- 원유, 천연가스 수송에서 타이탄 등 태양계 천체 연구까지 다양한 분야에 파급효과 기대 -
원유, 천연가스 등을 심해에서 끌어올릴 때 고압, 저온 조건에서 발생하는 가스 하이드레이트 때문에 송유관이 막힐 수 있다. 이를 방지하기 위해 주입하는 메탄올을 주입하는데 오히려 메탄올 때문에 가스 하이드레이트가 더욱 잘 발생한다는 기존의 가설을 뒤집는 연구결과가 나왔다.
우리 학교 해양시스템공학전공 서유택 교수와 신규철 박사가 공동으로 대표적인 가스 하이드레이트 생성 억제제인 메탄올이 조건에 따라 하이드레이트 형성의 촉매 역할을 하는 메커니즘을 규명했다.
연구 결과는 세계적 학술지 ‘미국 국립과학원 회보(PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)’ 5월 21일자에 발표됐다.
가스 하이드레이트는 고압, 저온 조건에서 가스 분자가 물 분자와 결합해 얼음 형태로 존재하는 고체화합물로 원유와 천연가스의 이송 파이프라인 안에서 막히는 현상을 유발해 심각한 사고를 일으킬 수 있다.
이를 방지하기 위해 메탄올은 수송관 내 원유에 약 20~30% 만큼 주입해 가스 하이드레이트 생성을 억제하기 위해 사용된다.
연구팀은 원유를 생산할 때 메탄올에 사용되는 비용을 줄이기 위해 원유대비 메탄올의 주입 비율을 바꿔가며 가스 하이드레이트의 억제 효과를 알아보기 위해 저온 기상증착법 등 다양한 실험을 수행했다.
이번 연구는 메탄올이 가스 하이드레이트 형성을 억제한다는 기존의 연구결과를 기반으로 수행한 것이다. 그러나 메탄올이 메탄 등 다른 가스들과 함께 물과 결합해 가스 하이드레이트가 형성되는 것을 세계 최초로 밝혀냈다.
게다가 메탄올이 오히려 원유대비 5~20% 만큼 주입되면 가스 하이드레이트 형성 속도를 급격히 증가시켜 파이프 이송라인이 더욱 쉽게 막힐 수 있다는 사실도 함께 밝혀냈다.
실제로 2006년 멕시코 만에서 운영 중이던 유전에서는 메탄올 주입량이 20% 미만으로 떨어져 파이프라인이 막혔다. 수 일 동안 생산이 중단되어 회사는 수백만 달러 이상의 손실을 입었지만 과학적으로 원인을 밝혀내지는 못했다. 이렇게 원인이 밝혀지지 않았던 가스 하이드레이트 사고 사례에 대해서도 과학적으로 입증한 것으로 향후 산업계에 미치는 파급효과가 매우 클 것으로 기대된다.
서유택 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.
한편, 이번 연구는 해양시스템공학전공 서유택 교수와 신규철 연구원이 캐나다 정부출연연구기관(National Research Council)과 공동으로 수행했다.
그림1. 단결정 X-선 회절 분석을 통해 밝힌 하이드레이트 얼음 격자 안의 메탄올 분자 (右)
그림2. 심해 파이프라인에서 발생한 하이드레이트 막힘 현상
2013.05.23 조회수 11792 -
세계 최고 연구를 위해 대학과 연구원이 하나가 되다.
- 철도연, 최첨단 분야 23명 KAIST 교수를 초빙연구원으로 임명 -
한국철도기술연구원(이하 철도연, 원장 홍순만)은 미래 녹색교통 연구개발 활성화를 위해 KAIST 교수진 23명을 철도연이 진행하는 연구사업의 초빙연구원으로 임명했다.
지난 3월 KAIST와 철도연은 ‘인적자원 상호 활용에 관한 협약’을 체결했고, 이후 KAIST는 초빙교수 규정을 개정하고 철도연은 초빙연구원의 규정을 신설하여 이번 인력교류가 결실을 맺게 됐다.
이로서 국내 최초로 대학과 정부출연 연구원간 교수 및 연구원 지위를 공식적으로 상호 동시에 인정하게 함으로써 첨단 녹색교통 명품기술 개발을 위해 대학과 정부출연 연구원간 장벽이 허물고 하나가 되었다. 이는 향후 우리나라의 대학과 정부출연 연구원 협력의 본보기가 될 것으로 보인다.
이번 인력 교류에는 유도급전 분야의 세계 최고 권위자 조동호 교수(ICC 부총장)와 미세먼지 제어 및 환경에너지 재료 분야에서 두드러진 성과를 내고 있는 박승빈 교수(생명화학공학과), 10년 뒤 한국을 빛낼 100인에 선정(동아일보, 2012년)되는 등 나노기술분야에서 탁월한 업적을 인정받고 있는 김상욱 교수(신소재공학과), 구조물 안전진단 분야의 실력자 손훈 교수(건설 및 환경공학과) 등 세계적인 연구성과와 실적을 보이고 있는 KAIST 교수진 23명으로 구성됐다.
각 분야 최고의 과학자가 참여하는 만큼 미래 첨단 교통기술 연구가 더욱 탄력을 받아 실질적인 연구성과 도출에 큰 진전이 있을 것으로 보인다.
또한 협약에 따라 철도연의 연구원 15명도 KAIST의 초빙교수로 2학기부터 강의 및 실습, 논문지도 등을 시작한다. 연구개발 현장에서의 오랜 경험이 녹색교통 분야 전문 인재 양성에 크게 기여할 것으로 기대된다.
철도기술연구원 홍순만 원장은 “앞으로 철도연에서는 세계 최고속도의 500km대 고속철도 기술개발, 초고속 자기부상열차 기술개발 등 첨단 녹색교통기술로 세계 기술을 선도해 나가야 하는 만큼 세계 최고 역량을 지닌 과학자가 필요하다. 계속해서 유능한 과학인재가 철도기술연구원 연구과제에 함께 참여할 수 있도록 최선의 노력을 다하겠다” 밝혔다.
또한 “최첨단 미래 녹색교통기술 개발을 위해 역량 있는 KAIST 교수진을 초빙연구원으로 임명할 수 있도록 배려를 해주신 KAIST 서남표 총장님과 철도연과 첨단기술 개발에 함께 하기 위해 초빙연구원 직을 수락해 주신 각 분야 최고의 교수님들에게 감사하다” 고 전했다.
한편 철도연은 세계적 수준의 연구성과 도출을 위한 연구개발 역량을 더욱 강화하기 위해 삼성전자, 현대자동차 등 현장 경험이 풍부한 기업 연구소 출신의 과학인재와 해외 유수 대학 졸업자 등 국내외 다양한 경험이 있는 역량 있는 8명의 연구원을 신규 채용했다고 밝혔다.
2012.09.06 조회수 12044