미국의 CBM 매장량은 89∼194억톤으로 추정되며 2011년 생산량은 미국 가스 소비량의 약 11%에 이르고 있다. 호주의 CBM 매장량은 약 2억3천만톤으로 추정되며 연간 293만톤이 생산되고 있다.
또한 글래드스톤(Gladstone) LNG 프로젝트는 연 880만톤 규모의 LNG를 CBM을 활용하여 생산하기 위한 플랜트를 건설 중이다. 중국은 CBM 매장량이 87∼297억톤으로 추정되며 1990년부터 2007년까지 600여개의 생산정을 확보하여 일 1,060톤을 생산하고 있다.
암반층에 존재하는 천연가스와 달리 석탄층에 존재하는 CBM(Coal Bed Methane)은 석탄층 속에서 미생물과 압력, 온도의 열적 작용으로 인해 석탄 표면에서 생성되는 가스를 말하는데 메탄, 에탄, 이산화탄소, 질소로 구성되어 있고 메탄이 약 95%를 차지하고 있으며, CMM(Coal Mine Methane)과 CMG(Coal Mine Gas)라고도 부르기도 한다.
CBM은 휘발성 역청탄이나 무연탄 중에 1톤당 16~25 m3의 메탄이 다량 발생되기 때문에 갈탄이나 아역청탄 보다는 CBM 활용에 더 적합하다. CBM의 1/3은 1,000m 이내의 석탄층 내에 있고, 2/3는 1,000~2,000m 부근에 부존하고 있다.
CBM을 생산하는 공정은 석탄층 내의 미세한 공극 표면에 부착되어 있는 CBM의 주변 물을 제거하여 CBM이 석탄층에서 나오도록 먼저 물을 펌핑하여 석탄층의 압력을 떨어뜨린다.
석탄층 입자의 표면에 흡착되어 있던 메탄가스는 탈착되어 투과성이 극히 낮은 석탄층 내로 확산되고, 석탄층 내 틈에 모아져서 압력이 가장 낮은 생산정 방향으로 가스가 이동됨으로서 CBM을 생산하게 된다.
CBM의 경우 가스가 포획될 수 있는 지질적 포획구조가 없이도 석탄층의 존재여부가 확인되고 석탄의 질이 확인되어 흡착되어 있는 가스의 양 즉 매장량만 확인되면 곧바로 개발이 가능하다.
일반가스전보다 구조 및 가스 존재 여부에 대한 실패 위험성도 낮을 뿐 아니라 개발기간도 훨씬 짧게 소요되고 생산시설도 일반가스전보다 훨씬 작은 소용량 규모를 가지고도 개발이 가능하다.
석탄층으로부터 CBM이 상업화로 되기 위해서는 CBM 시추․생산하는 upstream 기술과 다성분 가스와 다량의 물이 수반하여 생산된 생성물을 자원화 하는 downstream 기술들이 요구된다.
전자의 경우 기술의 발전으로 석탄층으로부터 가스를 생산하고 있지만, 석탄층의 낮은 투과도로 인해 탄층 내 압력강화가 더디게 발생함에 따라 대부분의 메탄가스가 나오지 못하고 암체 내 잔존하게 된다.
이로인해 다량의 CBM을 지닌 석탄층이 경제성이 낮아지는 요인으로 작용하고 있다.
최근 CO2와 메탄가스의 흡착력 차이를 이용하여 탄층 내 존재하는 메탄가스를 CO2로 치환하여 가스를 증진 생산하는 ECBM(Enhanced CBM) 원천기술이 개발되고 있어 탄층 내에 메탄가스를 대부분 회수할 뿐 아니라 CO2를 지중격리하여 온실가스를 처리하는 일석이조의 경제적 효과를 거둘 것으로 기대하고 있다.
또한 지상으로 생산한 생성물은 천연가스와 달리 석탄층 내의 다양한 불순물, 다량의 물, 여러 개의 CBM 생산정으로 인하여 분리․포집․정제 기술들이 혼재되어 있어 융복합기술이 요구된다.
석탄층의 종류와 지역에 따라 다양한 CBM이 생산되고, 최근 많은 국가들이 CBM 상업화에 대한 요구로 인하여 우리나라의 석탄층메탄가스의 상업화를 위한 해외진출과 자원확보 차원에서 CBM 자원화의 핵심기술 및 엔지니어링 기술이 조기에 확보되어야 할 것이다.
한국가스공사 연구위원 백 영순 박사
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