석유는 인공적으로 합성해서 만들 수 없을까요?
최근에 에너지 자원에 대한 뉴스를 보면서 생각이 들어 질문 드립니다. 석유는 고대 생물의 잔해가 수많은 년 동안 지구 내부에서 압력과 열에 의해 형성된 것으로 알고 있는데요. 그런데 이런 과정을 인공적으로 가속화시켜 석유를 합성할 수는 없을까요? 뭔가 기술이 발달하면 해볼 수도 있겠다라는 막연한 생각이 들더라구요.
안녕하세요. 안상우 과학전문가입니다.
석유는 다양한 분자량과 성분을 가지고 있기 때문에 화합물의 복잡한 혼합물입니다 현재 기술 수준에서는 이러한 것을 모방해서 서류를 합성하는 거 자체가 기술적으로 힘들 것으로 생각됩니다
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
인공 석유의 주요 생산 방법 중 하나는 석유 셰일 또는 천연 가스 셰일을 가열하여 액체로 변환하는 공정인 열 염기 가열법입니다. 이 방법에서는 셰일이나 가스 셰일로부터 유류를 추출하고, 이를 정제하여 인공 석유를 얻습니다. 또한, 석유 대체 연료인 바이오 디젤도 식물성 오일 등을 사용하여 생산할 수 있습니다.
인공 석유의 생산은 석유 자원의 고갈과 에너지 안보에 대한 우려를 해소하기 위한 방향으로 연구되고 있습니다. 하지만 인공 석유 생산에는 에너지 소비와 환경 영향 등 여러 가지 과제와 제약 사항이 존재하여 아직까지 상용화되지는 않았습니다.
안녕하세요. 김형준 과학전문가입니다.
독일의 화학자 프리드리히 베르기우스가 석탄으로 인공석유로 만드는 기술을 개발했습니다. 바로 고압 반응 기술을 개발한 것인데요.
석탄을 석유와 같이 사용하려면 수소의 비율을 늘려야 합니다. 석탄 속 고체 탄화수소가 열에 의해 파괴되지 않도록 주의해서 압력을 가해 석탄과 수소의 비율이 석유와 비슷한 정도가 되도록 주입합니다.
하지만 석탄과 수소가스를 가열할 때 압력이 높아지면 너무 과한 열이 발생하여 석유 생산량 이 적어질 수 있습니다. 그래서 베르기우스는 석탄을 잘게 분해하여 중유와 섞고, 그것을 고압의 수소로 처리하는 방법을 개발했습니다. 그는 이 방법으로 1913년 석탄을 중유나 중질유로 만들었습니다. 1931년 업적을 인정받은 베르기우스는 카를 보슈와 공동으로 노벨 화학상을 받았습니다.
이처럼 화학물질들은 서로 전환할 수 있습니다.
단, 방법을 발견만 하면 말이지요.
안녕하세요. 장대은 과학전문가입니다.
석탄으로 합성석유를 만들수 있습니다
베르기우스법은 과거 수백년 동안 행해져 온 탄소증류에 간단한 발상의 전환으로 탄생한 방법이었습니다. 탄소증류란 석탄을 공기가 차단된 밀폐 용기 안에 넣고 가열한 후 기체를 다시 액화시키는 것입니다. 그러면 고순도의 탄소 덩어리인 코크스가 남고 탄소와 수소 상당 부분이 기체로 방출되는데 이를 다시 냉각해 액체로 만들어 석유를 만들고자 한 것이죠. 그러나 증류 과정에서 대부분의 수소가 탄소와 잘 결합되지 않았고, 얻을 수 있는 양이 적어 성공하기가 쉽지 않았습니다.
베르기우스는 증류가 일어나는 동시에 수소를 고압으로 밀어 넣어 더 많은 수소가 석탄과 화학적으로 결합하게 했습니다. 또한 열을 더욱 고르게 분산시키고 정확한 온도 조절을 위해 가루로 만든 석탄을 오일과 섞어서 고압의 수소로 처리하는 방식을 고안해냈습니다.
이로써 과도한 열에 의해 석탄 속에 있는 탄화수소가 파괴되는 것을 방지하였고 고압 상태에서 수소를 가해줌으로써 훨씬 많은 양을 석유로 전환할 수 있었습니다. 베르기우스는 독자적으로 고압반응기술을 개발해 100~200기압의 압력과, 400~500℃의 온도가 최적의 조건임을 발견하게 되었습니다. 추후에는 IG사와의 협력을 통해 촉매를 사용하게 되면서 더욱 높은 품질과 수율로 석탄을 석유로 전환할 수 있게 되었지요.
베르기우스의 발명으로 독일에서는 연간 10만톤 규모의 합성석유 공장이 건설되기 시작했습니다. 제2차 세계대전 당시에는 독일군 전체 유류 사용의 57%, 항공용 가솔린의 95%를 합성석유로 충당할 정도로 독일에 미친 영향력이 대단했습니다. 뿐만 아니라 전세계적으로도 석유산업 전반에 적용되면서 막대한 산업 형성의 기반이 되었습니다. 그의 이러한 업적으로1931년에는 하버-보슈법으로 식량의 대량생산을 가능하게 했던 보슈 박사와 공동으로 노벨 화학상을 수상하게 됩니다.안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.
결론부터 말하자면 합성석유는 만들 수가 있습니다.
석유는 천연물이라 이런 이름을 붙인 건데, 화학적으로 만든 액체연료입니다. 합성석유는 석탄이나 바이오매스 또는 천연가스를 원료로 해서 만드는데, 하루 24만 배럴로 미미한 수준(우리나라 하루 수요의 10%)이기는 하지만 상업적으로 생산되고 있습니다.
