- 천연가스 하이드레이트 관련기술의 특허출원 동향분석 -

환경친화형 차세대 대체 에너지로 주목받고 있는 천연가스 하이드레이트 관련 기술의 경우, 한국은 외국에 비해 특허 출원건수는 상대적으로 적으나, 일부 기술분야에서 세계 최고의 수준을 보이고 있고, 또한 천연가스 하이드레이트는 동해에 대규모로 매장되어 있으며, 한국의 시추선박 관련 기술이 세계적인 수준이므로, 경제성 있는 채굴기술 위주로 연구개발을 강화한다면, 차세대 에너지원으로 인정받는 『불타는 얼음』을 선점할 수 있을 것으로 보인다.

산자부와 가스 하이드레이트 사업단에 따르면 ‘탐해2호’를 이용하여 지난달 19일 울릉도 남방 약 100km 지점에서 자연상태의 소위 천연가스 하이드레이트(natural gas hydrate 또는 in-situ gas hydrate)를 세계에서 5번째로 실물 채취하는데 성공하였다고 한다.(붙임1 참조)

천연가스 하이드레이트는 일반적인 수화물에서와는 달리 물(얼음)이 주체(host)이고 가스가 객체(guest)로서 서로 물리적으로 결합되어 결정을 이루는 화합물로서, 물 분자의 격자 공간에 메탄 등의 천연가스 성분의 분자가 갇혀 있는 형태이다. 또한 매우 작은 부피에 다량의 천연가스가 함유되어 있고, 간단한 온도나 압력의 조작을 통해 쉽게 다량의 천연가스를 얻을 수 있는 차세대 대체 에너지원이다.(붙임2 참조)

천연가스 하이드레이트는 전세계적으로 약 10조톤이 매장된 것으로 추정되고, 주로 동토지역 및 심해저(1000-2000m) 지역에 분포하고 있으며, 한반도 인근 동해 지역에 약 6억톤이 매장된 것으로 추정되는데, 이 양은 우리나라 천연가스 소비량의 약 30년분에 해당되고, 현재의 천연가스 금액을 기준으로 약 150조원 가량 될 것으로 평가된다.(붙임3 참조)

현재 소비속도에 의하면, 향후 60여년 후에는 전 세계적으로 천연가스가 고갈될 것으로 예상되고 있는데, 천연가스 하이드레이트는 매장량이 풍부하며, 메탄가스가 주성분으로 연소시 여타 화석연료에 비해 온실가스인 이산화탄소의 발생량이 적고, 불순물이 배제되어 NOx(질소산화물)와 같은 오염물질이 거의 배출되지 않는다.

이에 따라, 현재 산업자원부 및 가스하이드레이트 개발사업단은 2015년 상업생산을 목표로 유망지역에서의 부존여부에 대한 정밀 조사와 상업생산기술에 대한 연구를 수행해 나갈 계획이다.(붙임4 참조)

현재 천연가스 하이드레이트 관련 기술은 초기 개발단계이며, 보통은 고체 형태로 채굴되기 때문에, 가스형태로 채굴되는 가스전(유전)의 천연가스에 비해 상업화 비용이 비싼 단점이 있다.(붙임5 참조)

한편, 특허청(청장 전상우)에 의하면, 최근 KAIST 이흔 교수팀에 의해 개발된 이산화탄소와 질소와의 혼합가스를 해저의 천연가스 하이드레이트에 공급하여 천연가스와 직접 맞교환하는 기술에 관한 특허가 등록(대한민국 등록특허 제375481호)되었는데, 이 기술은 천연가스 하이드레이트로부터 천연가스 성분을 해저층의 붕괴없이 안정적으로 직접 회수하는 것은 물론, 대기중의 온실가스를 저장하는 공정을 동시에 수행하는 것으로 경제성 및 환경적 측면에서도 크게 주목받고 있다.(붙임6 참조)

특허청의 천연가스 하이드레이트에 관한 출원의 특허분석에 의하면, 관련 기술은 2000년 이전에는 미국 및 유럽의 강세가 지속되었으나, 메이저 석유회사를 보유하고 있지 않아, 고유가 지속으로 인한 영향을 상대적으로 많이 받은 일본의 경우, 2000년 이후 급격한 출원증가세를 나타내고 있어, 최근 일본이 대체에너지 개발에 박차를 가하고 있음을 알 수 있다.(붙임7 참조)

세부 기술분야별로는, 미국과 유럽은 주로 천연가스의 운송·보관 및 이 과정에서 가스 하이드레이트 형성을 억제하는 기술에 강점을 나타내고 있으며, 일본의 경우 상대적으로 하이드레이트 고정화하는 기술과 탐사·채굴하는 기술에 강점을 나타내고 있다.(붙임8 참조)

국내의 출원은, 그 출원건수는 많지 않으나, 다양한 분야에 대해 출원되고 있으며, 대학과 연구소는 주로 분리 및 가스화 기술에 대한 출원을 많이 하고 있고, 현대 중공업, 대우조선 및 삼성중공업과 같은 국내 조선업계에서는 보관·운송이나 탐사·채굴 기술에 대한 출원을 많이 하고 있다.(붙임9 참조)

이러한 정황을 종합하여 보면, 한국은 특허출원 건수가 상대적으로 적고, 2000년 이전 내국인 출원이 거의 없어, 원천기술을 선점당하기는 하였으나, 천연가스 하이드레이트 기술은 아직 개발 초기단계이고, 한국은 세계 최고 수준의 시추선박 관련 기술을 보유하고 있으며, 최근 KAIST의 연구개발을 통해 에너지원으로서 사용에 관한 세계 최고 수준의 기술을 확보하였고, 다른 화석연료와는 달리 우리나라 인근 해역에 충분한 부존량이 있다는 점을 적극 활용하여, 선진국에게 선점당한 원천기술보다는 경제성 있는 채굴기술 위주로 연구개발을 강화한다면, 한국은 차세대 에너지원인 『불타는 얼음』을 선점할 수 있을 것이다.(붙임10 참조)

붙임 : [참고자료] 가 포함된 보도자료 1부.
문의 : 화학생명공학심사본부 정밀화학심사팀 사무관 조한솔 (042-481-5580)