천연 수소

천연 수소(, 백색 수소, 지질학적 수소, 지질 수소, 또는 황금 수소라고도 알려져 있음)는 실험실이나 산업에서 생산되는 수소와는 달리 자연적인 과정을 통해 형성되어 지구에 존재하는 분자 수소이다.

모델링에 따르면 인류의 수소 수요를 수천 년 동안 충족시킬 만큼 충분한 천연 수소가 존재하지만 이 중 대부분은 경제적으로 추출될 수 없다. 천연 수소는 석유 회사들이 일반적으로 운영하는 퇴적 분지를 넘어선 많은 근원 암석에서 발견되었다. 2023년 현재, 천연 수소정은 한 곳만 개발되어 말리 마을의 전력을 생산할 만큼 충분한 가스를 생산하고 있다.

 역사 
1930년대 호주 애들레이드에서 유정 시추업자들이 "엄청난 양의 고순도 수소"를 발견했다고 보고했다. 당시에는 석유 시추 산업의 쓸모없는 부산물로 여겨져 포획하려는 노력은 이루어지지 않았다.

1987년 아프리카 말리의 부라케부구 마을에서 한 노동자가 우물 옆에서 담배에 불을 붙이려다가 우물이 예기치 않게 불이 붙었다. 한 지역 기업가는 곧 이 "불타는 우물"의 잠재적인 경제적 가치에 관심을 가졌고, 그 불꽃이 우물에서 스며 나오는 천연 수소에 의해 발생했다는 것을 확인했다. 곧 지역 석유 회사가 수소를 채취하여 판매하기 위해 고용되었고, 2024년 현재 부라케부구 마을 주민들은 수소에 대한 비용을 계속 지불하고 있다. 현재 말리의 수소정은 세계 최초이자 유일하게 경제적으로 성공한 수소정으로 남아 있다. H2 농도는 95% 이상이다. 일반적으로 60% 이상의 농도는 개발 가치가 있는 것으로 간주된다.

2020년대에 들어서 천연 수소에 대한 관심이 증가하여 미국, 프랑스, 호주에서 천연 수소정 개발에 투자가 이루어졌다. 프랑스에서는 석유 회사인 프랑세즈 드 레네르지가 2027년 또는 2028년까지 수소 추출을 시작하는 것을 목표로 한다고 밝혔다.

 천연 수소원 
천연 수소원은 다음과 같다.

 지구의 지각과 맨틀에서 깊은 수소의 탈기
 물과 초고철질암의 반응(사문암화 작용)
 맨틀의 환원제와 접촉하는 물
 풍화 – 새로 노출된 암석 표면과 접촉하는 물
 광물 구조 내 수산화 이온의 분해
 천연수의 방사선분해
 유기물 분해
 세균 활동
사문암화 작용은 전 세계 수소의 약 80%를 생산하는 것으로 생각되며, 특히 해수가 해저의 철과 마그네슘이 풍부한 (초고철질) 화성암과 상호작용할 때 그렇다. 현재 모델은 다른 대부분의 천연 수소의 원천으로 방사선분해를 지목한다.

 자원 및 매장량 
파이낸셜 타임즈에 따르면 전 세계적으로 5조 톤의 천연 수소 자원이 존재한다. 이 수소의 대부분은 경제적으로 회수하기에는 너무 넓게 분산되어 있을 가능성이 있지만, 미국 지질조사국은 부분적인 회수만으로도 수백 년 동안 전 세계 수요를 충족시킬 수 있다고 보고했다. 2008년 러시아에서 발견된 사례는 지질 환경에서 천연 수소를 추출할 가능성을 시사한다. 프랑스, 말리, 미국 및 약 12개 다른 국가에서 자원이 확인되었다.

2023년 피로뇽(Pironon)과 드 도나토(de Donato)는 약 4천6백만에서 2억6천만 톤(2020년대 생산량의 수년치에 해당)으로 추정되는 매장량의 발견을 발표했다. 2024년, 탄자니아 루크와(Rukwa)에서 헬륨과 수소의 천연 매장지가 발견되었으며, 알바니아 부르퀴제(Bulqizë)에서도 발견되었다.

 미드콘티넨트 열곡계 

섬네일|미드콘티넨트 열곡계
미드콘티넨트 열곡계에서 백색 수소가 대규모로 발견되거나 생산될 수 있다. 물을 뜨거운 철분이 풍부한 암석으로 펌프질하여 추출용 수소를 생산할 수 있다. 이 유체에 이산화탄소를 용해시키면 암석의 탄산염화를 통해 동시에 탄소 격리가 가능하다. 결과적으로 생성되는 수소는 탄소 네거티브 경로를 통해 생산되며 "오렌지" 수소라고 불린다.

 지질학 
천연 수소는 다양한 원천에서 생성된다. 많은 수소 발생은 해령에서 확인되었다. 사문암화 작용은 해양 지각에서 자주 발생하며, 탐사 대상에는 충상단층되어 대륙 지각에 편입된 해양 지각의 일부(오피오라이트)가 포함된다. 북미의 미드콘티넨트 열곡계와 같은 아울라코젠 또한 사문암화 작용을 겪을 수 있는 암석의 유망한 원천이다.

러시아에서 주로 발견되는 크라톤의 퇴적 분지에서 속성 기원(철 산화)이 확인되었다.

맨틀 수소와 방사선분해(천연 전기 분해) 또는 세균 활동으로 인한 수소가 연구 중이다. 프랑스에서는 알프스산맥과 피레네산맥이 개발에 적합하다. 누벨칼레도니에는 수소 방출을 보이는 초알칼리성 원천이 있다.

수소는 담수에 녹으며, 특히 적당한 깊이에서 용해도가 일반적으로 압력에 따라 증가한다. 그러나 맨틀과 같은 더 깊고 높은 압력에서는 수소와 물 혼합물의 고도로 비대칭적인 특성 때문에 용해도가 감소한다.

 문헌 
블라디미르 베르나츠키는 성운 이후 구름에서 지구가 형성되는 과정에서 지구에 포획된 천연 수소 개념을 창시했다. 우주론적 측면은 프레드 호일에 의해 예견되었다. 1960년부터 2010년까지 V.N. 라린은 심층 천연 수소의 존재와 이동 경로를 설명하는 원시 수소 지구 개념을 개발했다.

 참고 문헌 
 Larin V.N. 1975 Hydridic Earth: The New Geology of Our Primordially Hydrogen-Rich Planet (Moscow: Izd. IMGRE) in Russian
 V.N. Larin (1993). Hydridic Earth, Polar Publishing, Calgary, Alberta. Hydridic Earth: the New Geology of Our Primordially Hydrogen-rich Planet
 Our Earth. V.N. Larin, Agar, 2005 (rus.) Наша Земля (происхождение, состав, строение и развитие изначально гидридной Земли)
 
 
 
 
Gregory Paita, Master Thesis, Engie & Université de Montpellier.
 Moretti I., Pierre H. Pour la Science, special issue in partnership with Engie, vol. 485; 2018. p. 28. N march. Moretti I, D'Agostino A, Werly J, Ghost C, Defrenne D, Gorintin L. Pour la Science, special issue, March 2018, vol 485, 24 25XXII_XXVI.
 
 
 
 
 
 
 
 

Osselin, F., Soulaine, C., Faugerolles, C., Gaucher, E.C., Scaillet, B., and Pichavant, M., 2022, Orange hydrogen is the new Green: Nature Geoscience.

 같이 보기 
 퓨어 플레이 헬륨
 이퓨얼
 수소경제
 수소 생성
 복합 화력 수소 발전소
 수소 연료전지 발전소

 각주 

분류:천연 자원
분류:수소