셰일자원 개발의 부작용과 불확실성

 

일반적인 석유나 가스는 땅이나 바다 밑을 수직으로 뚫고 들어가 시추합니다. 심층부 웅덩이 같은 곳에 모여 있는 데다 아주 깊은 편도 아니라서 작업이 상대적으로 쉬운 편인데요. 반면에 가스와 오일을 포함한 셰일자원은 1km 이상 지하에 있는 셰일 층에 있을 뿐만 아니라 한곳에 모여 있지 않고 조금씩 분산되어 있습니다. 게다가 일반적인 가스층과는 달리 셰일 가스가 많이 모여 있는 부존층은 투과성이 매우 낮은 것이 특징입니다.

 

▲ 셰일자원의 위치와 시추 방법. 출처 : 미국에너지정보청(링크)

 

이처럼 지하 아주 깊은 곳에서 바위 속에 숨어 있기 때문에 좌우로 이동도 쉽지 않은 셰일 자원은 전통적인 수직 시추로는 캐낼 수가 없는데요. 이를 가능하게 한 것이 수평 굴착과 수압파쇄법이라고 하는 고난도의 굴착기술입니다. 하지만 이러한 고난도의 기술은 또 다른 부작용을 불러왔는데요. 바로 환경오염과 안전성 분야에서 반대론자의 비판에 직면한 것입니다. 그중 대표적인 것이 지하수 오염과 지진 발생 가능성입니다.

 

 

미국 셰일가스 채굴지역 지하수 오염

미국의 지질 과학자들은 채굴시설 주변에 있는 지하수를 조사한 결과 식수의 80% 이상에서 셰일가스 주성분인 메탄(CH4)이 검출되고 있다는 사실을 지속적으로 발표하고 있습니다. 대표적인 지역이 동부 펜실베니아 주를 중심으로 한 최대 셰일가스 분포지대인 ‘마셸러스 셰일’ 지대 주변인데요. 분석결과 대부분의 지하수맥에서 천연가스 주성분인 메탄이 검출되었습니다. 이는 셰일가스를 채굴하는 과정에서 일부 암반을 타고 빠져나간 셰일 가스가 먹는 물을 오염시켰을 가능성이 높은데요. 이에 따라 주변 지역 주민들의 줄소송이 이어지고 있습니다.

 

유튜브를 검색해 보면 채굴지역 부근 집안의 수도꼭지에서 라이터처럼 불이 붙는 동영상도 여러 곳에서 발견할 수 있는데요. 아마도 소송에서 유리한 위치를 점하기 위한 노력으로 보입니다. 대개 주민들은 개발을 담당하는 회사로부터 적당한 수준의 보상금을 받은 뒤 거주지를 옮기는 방법으로 상호 타협하고 있습니다.

 

 

▲ 미국의 대표적인 셰일 지대. 출처 : 미국에너지정보청(링크)

 

맥주로 유명한 독일이나 체코에서는 맥주 양조업계가 연합하여 셰일 가스 개발을 반대하는 움직임을 보이고 있습니다. 에너지보다는 사람에게 꼭 필요한 신선한 물을 선택한 것이지요. 셰일가스 성분 자체는 강한 독성이 없는 것으로 알려져 있지만, 메탄은 대기 중에 방출되면 온실 가스의 원인이 되기도 합니다.

 

 

지진의 원인이 될 수도

 

고압의 액체를 분사함에 따라 암석층이 무너지거나 갈라지는 소규모 지진은 채굴과정에서 항상 발생하고 있습니다. 이러한 소규모 지진 효과를 석유 엔지니어들은 지표면에서 시굴이 진전되는 정도를 파악하기 위한 수단으로 이용하고 있습니다. 소규모 지진의 강도는 리히터 지진계로 진도 2 전후라고 합니다. 지진을 인지할 수 있을 정도이기는 하지만 지표에 미치는 영향은 거의 없다는 것이 전문가들의 분석입니다.

 

 

하지만 아주 가끔 여러 가지 우연적인 요인이 중복되어 대규모의 지진이 발생하기도 합니다. 이런 사례는 미국과 영국에서 몇 차례 발생한 바 있는데요. 유정이나 파쇄공이 우연히 겹쳐 지층 내부의 암석층이 급격히 무너져 버리는 과정에서 발생한다고 알려져 있습니다.

이러한 인위적인 지진은 지하에 큰 충격을 주는 어떤 행위라도 모두 위험요인이 됩니다. 댐 건설, 지열발전, 광산채굴 등 모든 지하채굴작업이 이러한 위험을 안고 있습니다.

 

 

빠른 생산 감소율로 인한 경제성 의문

미국 셰일 가스 최대 광구를 조사해 본 결과 생산량의 평균 감소율은 평균 35% 수준인 것으로 조사되었습니다. 4년 정도면 광구가 고갈되고 새로운 광구를 개발해야 하는 불확실성이 존재합니다. 전통적인 천연가스의 경우 그 수명이 10여 년으로 셰일자원에 비해 3배 이상의 수명을 보이고 있습니다.

미국의 경우를 분석하면 안정적인 생산량 확보를 위해서는 매년 $420억 규모의 신규 광구를 개발(투자)해야 하는데요. 하지만 2012년 셰일자원을 판매한 매출은 $325억에 불과하여 지속 가능한 경제성 확보에 어려움을 겪고 있는 것으로 확인되었습니다. 그럼에도 불구하고 셰일자원 개발을 위한 광구의 지분가격은 아직도 천정부지로 오르고 있습니다. 이론상으로는 셰일자원을 생산하더라도 돈을 벌 가능성은 많지 않은데, 왜 셰일자원에 대한 관심은 줄어들지 않는 것일까요?

 

 

전문가들은 이에 대해 다양한 의견을 제시하고 있는데요. 대부분은 지가의 상승분과 다양한 에너지원이 함께 나오는 것이 매력적이라는 데 의견이 일치하고 있습니다. 셰일가스와 오일을 채굴하는 과정에서 컨덴세이트 등의 또 다른 자원이 함께 채굴되는 경우가 많기 때문입니다. 즉 순수 셰일가스만으로는 손해지만, 컨덴세이트 등을 팔면 수익성이 좋아지는 것이죠.

 

경제성이 낮은 가스만 나오는 지역은 점점 도태될 가능성이 많습니다. 이처럼 광구에 따른 지역적인 편차와 채굴제품의 품질저하 가능성은 항상 잠재해 있는 위협요인입니다. 이는 탐사 비즈니스가 가지고 있는 원초적인 속성이기도 합니다. 이를 극복하기 위해서는 규모의 경제를 실현해야 합니다.

 

▶ 컨덴세이트

채굴과정에서 나오는 천연 가솔린(C4~C12) 성분의 액체입니다.

 

 

과연 누가 미래의 승자가 될 것인가?

엑손모빌이 최근 발표한 ‘미래 에너지 예측 보고서’에 따르면 2010년에는 석유와 석탄이 전 세계 에너지 시장의 투톱을 이루었지만, 2040년에는 석유와 가스가 양대 축을 이룰 것이라고 전망하고 있습니다. 이런 전망을 바탕으로 엑손모빌은 최근 에너지 투자의 초점을 셰일가스로 맞추고 대규모의 투자를 집행하고 있습니다.

세계 최대의 석유회사인 중국 CNPC(중국석유천연가스공사)도 2009년 12월 쓰촨 지역에서 첫 시공을 한 이후 중국 전역에 70여 개의 셰일가스전을 개발하고 있습니다. 물이 부족한 중국에서는 최대의 관건이 물을 얼마나 적게 사용하고 안정적으로 생산할 수 있느냐 하는 것인데요. 이를 위하여 막대한 자금을 바탕으로 해외 메이저 석유기업과의 제휴를 통한 기술개발을 진행하고 있습니다. 중소업체들만 셰일자원을 개발한다는 통념을 뒤로하고 메이저 기업의 각축장이 되고 있는 셰일자원… 미래의 에너지 주도권을 향한 소리 없는 전쟁이 막 시작된 것 같습니다.

영토 내에 셰일자원 매장층이 없는 한국으로서는 저가의 LNG 도입 노력, 물동량 증가에 대비한 현지 터미널 설비 확보, 고부가 액화 기술 개발, 미국으로 수출되던 질 좋은 아프리카 원유의 도입 등 전략적인 접근이 필요할 것으로 보이는데요. 아무쪼록 큰 변화의 기로에서 에너지 산업의 진흥과 안정적인 에너지 수급을 위해 국력을 집중해야 할 것으로 보입니다.

이상 셰일자원의 개발에 따른 여러 가지 궁금증에 대해 살펴보았습니다. 3편에 걸쳐 무거운 주제를 쉽게 쓰기 위해서 나름대로 노력한 것 같네요. 지금까지 부족한 글을 읽어주셔서 감사합니다. 다음에 또 다른 주제로 만날 수 있도록 하겠습니다. 감사합니다.