편집 : 2020.8.14 금 14:44
로그인 회원가입 전체기사 기사제보 PDF보기
자세히
> 뉴스 > 신기술
     
[해외신기술] 셰일가스 첨가물의 지하수 오염 규명 기술 개발
2015년 06월 02일 (화) 16:25:44 워터저널 webmaster@waterjournal.co.kr

해외신기술


셰일가스 첨가물의 지하수 오염 규명 기술 개발

펜실베이니아 주립대 연구팀, 마르셀루스 셰일가스 유정사례 조사서 밝혀내
지하수 오염물질 수압파쇄 유액·시추 첨가물서 유입…천연가스와 함께 이동


높은 유량의 수압 파쇄(HVHF, High-volume Hydraulic Fracturing)는 전 세계 오일과 가스 산업에 혁신을 불어넣었지만, 높은 수질 오염을 동반하고 있다. 예를 들면, 분무된 천연가스와 소금물 누수 및 다른 가스 시추와 관련된 유액 등에 의한 지하수 오염은 이미 알려진 바 있다. 그러나 깊이에 따른 HVHF로 인한 얕은 음용수용 대수층(potable aquifer)의 오염은 완전하게 규명되지 못했다.

연구진은 몇몇 가구가 초기에 사용했던 음용수용 지하수에서 천연가스와 거품의 쇄도를 일으켰던 펜실베이니아주 마르셀루스 셰일가스 유정의 사례를 조사했다. 규명되지 않았던 복잡한 유기 화합물 혼합물을 대수층에서 규명하기 위해 포괄적인 2D 가스 크로마토그래피를 비행 시간법 질량 분석기(Time-of-flight Mass Spectrometry, GCxGC-TOFMS)와 결합했다.

   
▲ 미국 펜실베이니아 주립대 지구·환경연구소는 셰일가스 첨가물로 인한 지하수 오염원인을 규명할 수 있는 기술을 최근 개발했다. 사진은 채취한 지하수를 담은 병에서 거품이 일어나는 모습.
마르셀루스 셰일가스(Marcellus shale gas)의 추출 또는 시추에 일반적으로 사용되는 물질이 인근 유정 누수로 펜실베이니아 가정의 음용수 수도에서 거품을 생성시켰다는 사실이 새로운 분석에서 밝혀졌다.

연구진은 가정에서 채집한 시료에 대해 새로운 분석 기술을 사용하여 마르셀루스 셰일가스 활동으로부터 유래한 환류수(flowback water)에서 일반적으로 나타나는 화합물(chemical compound), 2-BE 및 규명되지 않은 복잡한 유기 오염물질의 혼합물 등이 발견됐다고 밝혔다. 관련 연구는 미국 국립과학원회보(PNAS; Proceedings of the National Academy of Sciences)에 발표됐다.

“연구진은 화학물질이 셰일가스 유정으로부터 음용수 표면에 2㎞ 이상 이동한다는 사실을 보여주었으며, 이러한 결과는 매우 중요하다”고 지구과학 분야의 저명한 교수이자, 펜실베이니아 주립대학 산하 지구 및 환경연구소 책임자인 Susan Brantley는 밝혔다.

연구진이 규명한 화학물질은 수압 파쇄 유액(fracking fluids) 또는 시추 첨가물(drilling additives)로부터 유래했으며, 암석에 있는 자연적인 균열(natural fracture)을 통하여 천연가스와 함께 이동한다. 부가적으로, 모든 자료는 누구나 문제를 연구할 수 있도록 처음으로 발표됐다.

얕은 음료수 공급원에서 발견되는 셰일 가스 유정으로부터 유래한 오염물질은 이전에는 완전히 규명되지 않았다고 Brantley는 밝혔다. 새로운 기술은 지하수에 대한 비상용 가스 시추 영향으로 제기된 원인을 평가하는 귀중한 도구가 될 수 있다.

이 논문의 주저자이며 Appalachia Hydrogeologic and Environmental Consulting사 소속의 수문지질학자인 Garth Llewellyn은 “연구진이 수행한 것과 같은 더 많은 연구가 투명성을 촉진하기 위해 일반 대중에게 전파될 필요가 있으며, 비상용 가스 개발을 개선하기 위하여 환경 정책에 지침을 제공하는 데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 밝혔다.

오염물질의 영향을 받은 가구는 마르셀루스 셰일가스 유정에서 구덩이 누수가 보고된 지역 인근에 위치해 있었다. 연구진들은 한쪽으로 누수된 천연가스와 폐수가 가정의 우물물의 원천으로 중간 정도 깊이의 균열로 비스듬히 얕은 층을 따라 1∼3㎞로 이동했다고 추정했다.

주 단위 환경 규제자가 이전에 물에서 높은 수준의 천연가스를 발견했지만, 규제 한계 이상의 환류수 오염을 발견하지 못했으며, 무엇이 물거품(water foam)을 만드는지 결정할 수 없었다고 연구진은 밝혔다. 연구진은 대단히 정교한 장치를 이용하여 특정 물질에 대한 테스트보다는 낮은 농도 수준에서 가능한 오염물질 범위를 테스트했다.

이 연구는 이러한 사건이 가능하지만 더 복잡한 분석 연구가 세부적인 영향을 규명하는 데 필요하다는 것을 증명했다고 공동 저자인 펜실베이니아 대학 산하 생화학 및 분자 생물학 조교수인 Frank Dorman은 밝혔으며, 연구진은 비상용 기술을 이용했기 때문에 물 오염(water contamination)을 확인할 수 있었다.

특히, GCxGC-TOFMS는 거품을 유발하는 것이 무엇인지 결정할 수 없었던 일상적인 테스트가 수행된 지역에서 이러한 음용수의 특성을 규명할 수 있게 했다. GC-GC-TOFMS는 질량분석기와 결합된 기체 크로마토그래피의 형태이다. 이 지역의 가구는 2012년 법률적인 합의의 일환으로 가스회사에 판매됐지만, 과학자들은 이전하기 전 시료를 받았다.

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015년 5월 8일 / 원문출처 : http://phys.org/news/2015-05-technique-shale-drilling-additives-drinking-water-leak.html]

[『워터저널』 2015년 6월호에 게재]

워터저널의 다른기사 보기  
ⓒ 워터저널( http://www.waterjournal.co.kr ) 무단전재 및 재배포금지 | 저작권문의  

     

워터저널소개 | 제휴안내 | 광고안내 | 불편신고 | 개인정보취급방침 | 청소년보호정책 | 이메일주소무단수집거부
(주)물사랑신문사 우) 138-838 서울 송파구 삼전동72-3 유림빌딩 | TEL 02-3431-0160 | 청소년보호책임자 : 배철민국장
Copyright 2010 워터저널. All rights reserved. mail to waterjournal@hanmail.net