안녕하세요! 오늘은 대한민국 에너지산업의 주류를 차지하는 석유산업에 대해 알아볼까 합니다. 아무래도 이공계 전공자가 아닌 이상 에너지원에 대해 자세히 알고 있기는 힘들죠. 그래서 막연하게 석유는 유한한 자원 정도로 짐작하는 경우가 많은데요, 석유의 다양한 쓰임과 석유를 보완하는 에너지 자원에 대해 이번 글에서 다뤄볼까 합니다. 일상 가까이에 자리했지만 다가가기엔 과학적인 기반이 필요했던 석유를 쉽게 파헤쳐 볼까요?
먼저 석유는 대체 불가능하다고 볼 수 있는 자원입니다! 아마도 여러분은 고개를 갸우뚱하겠죠. 요즘 한창 개발이 되고 있는 태양광이나 풍력 등 대체 에너지 자원이 있지 않은가? 하고 생각되기 때문인데요. 석유는 단순한 에너지원이 아닙니다. 에너지로 쓰이는 석유는 그 많은 쓰임새의 일부분일 뿐이에요. 물론 우리가 가장 쉽게 볼 수 있는 석유는 휘발유, 등/경/중유 등의 발전 및 에너지원이죠. 하지만 정유사에서 걸러낸 석유는 이것들만 있는 게 아니랍니다. 대표적으로 도로 포장재로 쓰는 아스팔트도 있고, 여러 가지 고분자 물질(간단히 플라스틱)을 만드는 원료로 쓰이기도 해요. 에너지원은 친환경 에너지를 개발함으로써 어떻게든 대체할 수 있겠지만 원료로서의 석유는 대체가 거의 불가능합니다. 좀 더 자세히 알아볼까요.
석유는 #에너지원이다!
가장 많이 볼 수 있는 쓰임새이자 사람들이 가장 안전한 투자를 할 수 있는 자원이라고 믿는 부분입니다. 위에도 언급했듯이 다양한 내연기관으로의 연료와 발전소용 연료, 공업용 원료로 쓰이는 석유의 성분들이 해당합니다. 이렇듯 쓰임새가 다양하고 수요와 공급이 일정하다 보니 채굴 가능 기한도 쉽게 산출이 되죠. 단적으로 미래 60년 안에 석유가 고갈됩니다. 이 수치는 후 10년 정도 기간에는 계속 늘어날 겁니다. 아직 캐지 못한 석유도 있고, 이제껏 접근조차 하지 못했던 형태의 화석 연료를 계속 개발하고 있기 때문이죠.
실제로 올해 가장 큰 이슈가 되었던 셰일가스 채굴법을 개발하지 못했다면 인류의 석유 고갈 기한은 더 줄어들었을 겁니다. 그러나 다양한 대체 에너지원의 개발과 석유자원의 끊임없는 발견이 이 집행유예를 조금씩 늦추고 있습니다. 다만 지구의 지진과 화산활동이 활발해지면서 원자력발전소가 더 이상 안전하지 못하게 되었죠. 이로 인한 에너지산업의 제약이 걸릴 것으로 예상됩니다. 하지만 이 부분의 요점은 어떻게든 석유가 떨어지더라도 생존할 수 있도록 다양한 추가 에너지원을 개발하고 있다는 겁니다!
석유는 #투자원이다!
석유산업은 아주 안전한 투자원입니다. 가격이 쉽게 떨어지지 않고 사람들이 꾸준히 소비하기 때문이죠. 석유를 안 쓸 수가 없기 때문에 생산과 소비가 아주 규칙적입니다. 그래서 석유를 기준으로 한 원자재 펀드 및 여러 가지 파생상품이 많이 개발되었죠. 자원으로서의 기능을 하는 석유보다 금융으로서의 석유가 더욱 가치 있다는 평가가 나올 정도입니다. 게다가 석유는 세계의 권력조차 좌우합니다. 석유 재벌들과의 정관 유착은 물론 얼마 전에는 OPEC과 미국의 알력 대결까지 펼쳐졌었죠. 석유는 단순한 에너지원이 아니라 국가 간 전쟁을 일으킬 수도 있는 불꽃입니다. 석유 가격이 한번 폭락하거나 폭등하면 전 세계의 기업들이 몸살을 앓죠. 그만큼 화폐와 금융으로서의 석유는 강력합니다.
석유는 #원료다!
문제는 바로 이 부분입니다. 에너지원이나 투자원으로서의 석유는 얼마든지 대체가 가능할 것으로 예상하고 있습니다. 그러나 다양한 플라스틱의 원료이자 반도체를 이루는 석유의 응용은 대체할 수가 없습니다. 석유의 주성분은 탄소와 수소인데요, 지구자원의 구성과 함량을 감안했을 때 오직 석유와 석탄 등 화석연료로부터의 탄화수소 추출이 실현 가능합니다.
탄소는 아주 대표적인 팔이 4개인 원소죠. 탄소가 가질 수 있는 최대 전자 수인 8개의 절반입니다. 이것은 4개를 잃지도, 얻지도 않고 다른 원소들과 결합하며 팔을 자유자재로 놀릴 수 있다는 것을 의미합니다. 이런 귀중한 4족 원소인 탄소를 대체할 만한 것은 다음 주기의 실리콘인데, 매장량이 그리 많지 않죠. 즉 여러분이 이용하고 있는 컴퓨터, 자동차, 타이어, 온갖 플라스틱 물건들은 모두 석유로부터 만들어지고 석유와 석탄이 아니면 생산이 불가능하다는 겁니다. 그래서 상대적으로 매장량이 많은 석탄이나 끈적끈적한 질 나쁜 석유로부터 플라스틱산업의 원료가 되는 나프타 등의 재료를 만들어 내려는 기술을 에너지기업들이 전력투구하여 개발하고 있습니다.
석유 의존도를 경감시키는 #자원
석유는 유한한 자원입니다. 조금이라도 석유를 오래 사용하려면 석유에의 의존도를 줄여야겠죠. 이 글에서 대체 에너지나 친환경 에너지를 깊게 다루지 않습니다. 화석 연료이면서 석유의 에너지원 담당률을 줄여줄 수 있는 몇 가지 물질을 소개할 텐데요. 바로 LNG와 셰일가스입니다.
1. LNG
▲ 출처: http://www.businesstoday.in
아까도 언급했듯이 석유를 온전히 고분자 생산원료로 사용할 수 있다면 조금이라도 더 기간산업의 쇠퇴를 늦출 수 있습니다. 이를 위해 대한민국에서 사용하는 제2의 에너지 자원이 바로 LNG입니다. 여러분들이 쉽게 볼 수 있는 천연가스죠. 대한민국은 전 세계 LNG 생산량의 20%가량을 수입하고 있습니다. 사실 아시아 지역에서 75%를 수입하고 있어요. 일본의 수입 비중이 가장 큽니다. 아시아 지역 국가들은 유전이 없고 북미나 유럽에 비해 상대적으로 에너지 약소국이기 때문에 석유 일변도의 수입형태를 다변화해야 합니다. 그래서 산업 규모가 큰 한/중/일의 LNG 수입량이 굉장히 큰 것이죠.
▲ 출처: http://safeshippingbc.ca
LNG는 사용 형태가 다양하고 간편하며 수송비용도 저렴하여 LNG 액화 기술만 있다면 가히 석유를 대체할 수 있는 자원입니다. 게다가 후쿠시마 일본 원전 폭발이 일어나며 원자력 에너지에 대한 안전성 검증이 필요해졌고 그만큼 불신도 커졌죠. 2011년부터 동북아 발전량의 LNG 비중이 굉장히 커졌습니다. 원자력발전소에 부여하던 발전량을 천연가스 발전으로 돌리기 시작한 겁니다. 이렇듯 LNG는 대한민국에 매우 중요한 자원입니다.
2. 셰일가스
셰일가스는 혁명입니다. 사암층에 넓게 퍼져 있는 가스를 채굴하는 신기술이 개발되자, OPEC이 긴장하며 석유 가격을 폭넓게 떨어트릴 정도로 그 견제가 심했습니다. 2015~16년에 들이닥쳤던 저유가 파동이 바로 셰일가스산업을 견제하기 위해 벌인 OPEC의 경제공작입니다. 셰일가스 채굴 기술은 아직은 상당한 비용을 필요로 하기 때문에 원유 가격이 떨어지면 큰 타격을 입을 수밖에 없습니다. 셰일가스의 원가를 더 낮출 기술은 아직 없기 때문이죠. 하지만 셰일가스는 미래를 담당할 자원이기 때문에 미 정부는 셰일가스 채굴 기업을 정부에서 지원해가면서 계속 살려놓았습니다. 사실 OPEC 역시 증산을 감당하지 못했기 때문에 이 글을 쓰는 시점에서도 유가는 어느 정도 올라가고 있죠. 결국 유가가 오르고 원유의 매장량이 감소하게 되면 가장 유력한 자원은 LNG, 셰일가스, 석탄이 될 겁니다.
먼저 현재까지 알려진 셰일가스의 매장량은 석유 없이도 60년 정도를 버틸 수 있는 수치라고 합니다. 문제는 암석층 사이사이에 넓게 분포해 있는 가스를 어떻게 손실 없이 빼내느냐인데요. 사실 가스를 얼마나 건져낼 수 있는가의 문제는 비단 산업의 경제적 측면뿐만 아니라 환경 측면에도 큰 영향을 미칩니다. 셰일가스와 LNG의 주성분은 메탄가스입니다. 메탄가스가 대기 중으로 새어나가게 되면 온실효과를 촉진하는 것밖에 되지 않죠. 그래서 이런 가스류를 채굴할 때는 대기 중으로 빠져나가는 양을 최소화하는 것이 중요합니다.
사실 지금도 축산업에서 생기는 메탄가스만큼의 가스 손실량이 있다고 회자됩니다만, 얼마나 가스를 포집해내느냐가 관건이죠. 셰일가스는 가스가 존재하는 사암층까지 구멍을 판 후, 물과 모래, 화학약품 등을 혼합한 분사제를 강하게 쏘아 넣는 방법으로 땅속의 가스를 용출시키는 방법으로 채굴합니다. 지금의 기술로는 새어 나온 가스를 100% 포집할 수 없지요. 향후 기술의 발전이 석유 연료 시대와 저탄소 성장 시대를 연결할 가장 중요한 가교 역할을 하게 될 것입니다.
지금까지 우리가 사용하고 있는 가장 주된 화석연료, 석유산업의 응용과 대체원에 대해 알아보았습니다. 어떠세요? 단순히 전기자동차를 개발한다고 해서 석유를 더 이상 쓰지 않는 세상이 오는 건 아니라는 걸 느끼셨나요? 단시일 내에 친환경 에너지가 상용화되고 대체 화석연료가 충분히 개발되면 원유를 제품 원료용으로 충분히 투입할 수 있을 것입니다. 화석연료의 가장 큰 문제점은 연소시켰을 때 온실가스인 이산화탄소가 나온다는 것인데 원료용 공정은 많은 이산화탄소를 발생시키지는 않죠. 이산화탄소를 선택적으로 포집하는 기술인 분리막 공정도 개발되고 있고요. 인류의 미래, 60년밖에 남지 않은 석유 매장량을 극복하기 위해 많은 노력을 하고 있답니다! 인류가 150년 넘게 사용해 온 화석연료를 현명하게 사용하기 위해 보다 많은 관심과 노력이 필요할 때입니다.
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