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케미칼_테크/테크 리포트

[미래에너지 이야기] 제2의 석유를 꿈꾸는 '셰일 가스(Shale Gas)'

 

  

 

▲ 셰일 가스 경고 표지판 © Onidji. 출처: http://fr.fotolia.com/id/30795572

 


요즘 내 머릿 속에서 맴돌고 있는 그녀의 이름은 S h a l e G a s.   Shale이라는 이름의 그녀는 셰일(혈암)이란 암석층의 미세한 틈새에 있었다. 그런 그녀가 이제 새로운 패러다임 or 제 2의 석유가 될지도 모른다. 알아본 그녀의 특징은 이렇다.

 

 

▲ 셰일가스의 지질학적 위치와 채취모습. 출처: 미국 에너지정보국 EIA
 


▶ 비전통가스: 셰일가스 CBM 타이트가스, 가스하이드레이트
▶ 비전통 석유: 오일샌드, 초중질유 ,오일셰일


특히, 전통가스에 비해 매장량이 3배로 많고 넓은 지역에 분포되어 있다고 한다. 매장량의 한계를 느끼고 곧 고갈될 예정인 석유의 대체자원으로서 현재 미국에서 가장 활발한 연구 및 생산이 진행 되고 있다고 한다.

 

 

셰일가스란?

 

'셰일가스(Shale gas)'는 진흙이 수평으로 퇴적하여 굳어진 암석층(혈암, shale)에 함유된 천연 가스이다. 넓은 지역에 걸쳐 연속적인 형태로 분포되어 있고 추출이 어렵다는 기술적 문제를 안고 있었으나, 1998년 그리스계 미국인 채굴업자 조지 미첼이 '프래킹(fracking, 수압파쇄)' 공법을 통해 상용화에 성공했다. 이는 모래와 화학 첨가물을 섞은 물을 시추관을 통해 지하 2~4km 밑의 바위에 5백~1천기압으로 분사, 바위 속에 갇혀 있던 천연가스가 바위 틈새로 모이면 장비를 이용해 이를 뽑아내는 방식이다.

 

확인된 매장량은 187조 5000억 ㎥로 이는 전 세계가 60년간 사용할 수 있는 규모이며, 열량으로 환산하면 1687억 TOE(Tonnage of Oil Equivalent, 연료간 비교를 위해 석유 기준으로 환산한 단위)로 석유매장량(1888억 TOE)과 비슷하다. 채굴 중 새어나가는 셰일가스에 의해 지구온난화가 악화될 수 있다는 경계론도 있다. (출처: 위키백과)

 

 
내가 예전에 알던 스타일과는 다른 매력을 가지고 있다.
아직 숨겨진 부분이 많은 그녀다

 

 

 

▲  가스의 생성 및 이동경로. 출처: SERI

 

그녀를 처음 본 것은 1800년대 그렇지만 그에게 다가가기엔 채굴기술이 너무 부족했다. 기존의 석유나 가스에서 진흙, 모래 사실 예전부터 Shale gas 그녀에 존재를 알고 있었지만 넓은 지역에 걸쳐 연속적으로 분포되어 있다는 점과 채굴기술 발달하지 못하여, 만나기가 쉽지 않았다. 그렇지만 이제는 '수평시추', '수압파쇄', '극저온 가스분리 기술' 등의 기술혁신으로 그녀를 쉽게 만날 수 있게 됐다.

 

 

 ▲ 셰일가스 채취 방법. 출처: 녹색성장 위원회 www.gereengrowth.
 

수평정시추 :수직방향으로 암석층을 뚫은 뒤 다시 수평으로 가스 저장층에 진입한 후 저장층과 수평을 유지하며 파이프를 연장해 시추하는 기술


수압파쇄기법 :수직으로 뚫은 작은 시추공에 다량의 물과 모래,화학물질을 섞은 액체를 고압으로 주입해 가스가 내재된 암석층에 균열을 일으켜 가스를채취하는 기술

 

 

 

▲ 사진출처: NATURAL GAS ASIA.com


그녀는 셰일(혈암)이란 암석층의 미세한 틈새에 머물러있다. 보통 250~8000피트 사이의 땅속에 있으며, 쉽게 다가갈 수 있는 곳은 300~600피트이다. 성분은 천연가스와 같고 넓은 지역에 퍼져 있고 암반 틈새에 있어 생산성이 없었지만   천연가스로 통상 250-8000피트 사이의 땅 속에 존재하며, 생산성이 양호한 셰일 층의 두께는 300-600피트입니다. 집이 넓게 퍼져있고 암반 틈새에 있어 나오기가 힘들다고 한다..

 

 

<국가별 셰일가스 매장량 규모>

                                                                                            단위: 조 m3

순위 

국가 

셰일가스 가채 매장량 

 1

 중국

36.10 

 2

 미국

 24.41

 3

 아르헨티나

 21.92

 4

 멕시코

 19.28

 5

 남아공

 13.73

 6

 호주

 11.21

 7

 캐나다

 10.99

 8

 리비아

 8.21

 9

 알제리

 6.54

 10

 브라질

 6.40

 11

 폴란드

 5.30

 12

 프랑스

 5.10

                                                             ▲ 출처: 미국에너지정보청. EIA, 2011

 

 
에너지 수요가 높은 중국과 미국의 매장량이 각각 세계 1위 2위를 차지 하고 있었다. 에너지 자원과는 연이 없는 우리나라에는 역시 그녀의 흔적을 찾을 수 없었다.

 

 

 지역

전통가스 셰일가스

셰일가스 

 북미

69조

 109조

 서유럽

 27조

 16조

 동유럽 및 유라시아

 152조

 19조

 남미

 25조

 60조

 중동아프리카

 169조

 80조

 아시아 태평양

 34조

 174조

                                                                            ▲  출처: LG 경제연구원

 

 


그래서 미국을 중심으로 개발에 박차를 가하고 있다. 셰일가스 상업개발량이 2000년도에 122억㎥ 2011년 1700억㎥로 13.9배 증가하였으며 천연가스대비 셰일가스 생산량이 49%로 지금보다 2배이상 증가할 것으로 보고 있다. 세계의 잠재 매장량이 200년간 사용가능으로 추정되고 있고, 석유화학업계에 대한 투자가 미국에 집중하고 있다.


 

 

▲ 사진출처: Kacper Pempel/Reuters(www.thealtlantic.com)

그녀의 파급력은 엄청나다 건설업계, 플랜트업계, 석유화학업계 등도 조선사업등 그녀를 중심으로 모이고 있다.  그녀는 재생에너지들에 비해 효율성이 높고 천연가스와 성분이 거의 동일하므로 이산화탄소 배출량도 적고 가격 또한 저렴하다. 그리고 기존의 대표적 천연가스 수출국 러시아가 긴장을 하고 있고. LNG가격이 낮아지면서 석탄이나 원자력발전소보다 상대적으로 환경오염이 없는 LNG발전소 건설이 늘 것이라는 예측도 있다.  

 

LNG(액화천연가스)란?

 

액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG)는 천연가스를 액화시킨 것으로 메탄(CH4)이 주성분이다. 열량이 LPG나 디젤, 가솔린보다 낮고 CNG 보다는 높다. 압력을 빼 기화시키면 부피가 600배로 늘어나며, 비등점은 영하 162도이다. (출처: 위키백과)


 

▲ 셰일가스 '프래킹(수압파쇄) 공법' 컨셉 일러스트레이션

 

환경시계가 9시 30분을 넘어선 지금 그녀의 대해서 환경단체의 기준도 높아지고 있다. 탄소배출에 대한 기준이 높아졌고 그녀를 나오게 하려면 대량의 물이 필요하다 이 물과 화학물질을 섞어 고압으로 주입하게 되는데 이때 적절한 수 처리 공정을 남기지 않은 용수가 지하수에 유입될 경우 수질오염을 유발할 뿐 아니라 1개의 시추당 무려 19450L의 물을 사용한다고 한다.

 

심각한 물 부족 문제를, 가스방출로 인한 온실가스 증가, 지진을 야기 할 수 있고 재생에너지에 대한 개발이 상대적으로 줄어들 수 있다는 부정적인 시선이 셰일가스의 과제로 남아 있다.


 

환경시계

12-3 좋음: 3-6시:보통6시-9시:나쁨 9시-12시: 위험
지구환경 파괴의 따라 인류의 생존가능성을 시계로 나타내는 시계