과학기술이 발달할수록 기존에 자리 잡고 있던 패러다임은 변화를 겪기 마련이다.
자원 채굴기술이 발달함에 따라 셰일가스(Shale Gas) 생산이 가능해지면서 전통적으로 석유를 생산하던 중동 국가들의 위상은 예전 같지 않다.
셰일가스는 미세한 공극을 가진 셰일(Shale)이라는 퇴적암 내에 부존된 기체상태의 탄화수소(hydrocarbons)이다.
셰일가스는 전통적인 석유보다 채굴이 어려웠으나 수압파쇄법(Hydraulic Fracturing)과 수평시추법(Horizontal Drilling)이 접목된 채굴 기술의 등장으로 경제성을 갖추게 되었다.
셰일, 투수율 작아 석유 채굴 어려워
석유 생산량은 원유가 매장돼 있는 저류암(Reservoir rock)이 가진 성질에 따라 다르다.
저류암이란 유기물이 풍부한 근원암(Source rock)에서 생성된 원유가 상부 층으로 이동하여 고여있는 다공질 암석층을 뜻한다.
전통적인 석유는 사암(Sand stone)이나 탄산염암(Carbonate rock)과 같은 저류암층에서 대부분 채굴해왔다.
사암은 약 1/16mm 정도의 입자크기를 갖는 퇴적암으로 입자 사이 간격인 공극이 커 투수율(Permeability)이 우수하다.
또한, 석회암(limestone)이나 돌로마이트(Dolomite)와 같은 탄산염암도 암석 내 공극이 크고 연결성이 좋아 투수율이 좋다.
투수율이 좋으면 유체가 입자 사이를 통과하기가 유리해 쉽게 원유를 채굴할 수 있다.
반면에 셰일은 입자크기가 63㎛ 미만인 세립질 퇴적암으로 공극이 아주 미세하고 투수율이 작아 석유가 암석 사이를 통과하기가 어렵다.
따라서, 셰일에서 생긴 원유는 보통 다른 곳으로 이동하지 못하고 그 자리에 갇혀있게 된다. 셰일은 근원암인 동시에 그 자체로 저류암층이 된 상태로 볼 수 있는 것이다.
이렇게 셰일 저류암층에 부존되어 있는 천연가스를 셰일가스, 액체 상태의 원유를 셰일오일이라고 부른다.
이러한 셰일 저류암층에 남아있는 가스나 오일은 채굴이 어려운 데다가 단위 부피당 부존하는 밀도도 낮아 과거에는 경제성이 떨어지는 자원으로 인식되었다.
수압파쇄‧수평시추, 석유 개발 패러다임 바꿔놔
셰일가스는 새로운 채굴기술이 개발됨에 따라 새로운 국면을 맞았다.
기존에 석유를 채굴하는 가장 보편적인 방법은 수직시추법(Vertical Drilling)이었다.
수직시추법은 땅 위에서 구멍을 뚫어 저류암층까지 80~90°의 각도로 시추관을 삽입한 후 좌우에서 원유를 빨아들인다.
이 공법은 사암 등 높은 투수율을 지닌 저류암층에서는 적용이 가능했지만 셰일 저류암층인 경우에는 효과가 없었다.
설령 채굴이 가능하다고 해도 시추관 주변에 일부의 원유만을 빨아들일 뿐 시간이 흐를수록 생산량이 급격히 줄어 채굴이 기피되었다.
하지만, 국제유가를 좌지우지하는 OPEC(석유수출국기구)의 횡포, 석유 고갈 우려 등의 이유로 셰일가스 채굴에 대한 필요성은 지속적으로 대두되었다.
셰일가스는 수평시추법에 수압패쇄법을 접목한 채굴기술이 개발되면서 비로소 경제성을 갖추게 된다.
수평시추법은 먼저 수직으로 시추를 한 후 셰일 저류암층에 도달했을 때부터는 수평으로 시추공을 삽입하여 원유를 빨아들이는 표면적을 극대화하는 공법이다.
수압파쇄법은 이러한 수평 시추 이후에 저류층으로 물을 주입해 시추공 주변부를 깨뜨린 후 투수율이 높은 모래 알갱이를 잔뜩 넣어 인위적으로 공극과 투수율을 높이는 공법이다.
깨진 셰일층 틈 사이에 주입된 모래 알갱이가 일종의 고속도로 역할을 해 원유 생산 효율을 높이는 것이다.
수평시추법은 1970년대, 수압파쇄법 1940년대에 이미 존재하던 공법이었으나 두 공법을 결합한 것은 1998~1999년에야 가능했다.
두 공법의 결합을 통해 본격적으로 셰일가스를 생산한 것은 2000년 대 이후부터로, 아주 오래전부터 석유가 생산된 것을 감안하면 굉장히 최신 공법에 해당한다.
미국 셰일가스 생산량은 2007~2011년 거의 매년 50%씩 폭등하는 등 본격적으로 셰일 저류층에서 석유 생산량이 증가하기 시작했다.
미국은 셰일가스와 셰일오일 덕분에 사우디아라비아와 러시아를 넘어 세계에서 가장 많은 석유를 생산하는 최대 산유국의 자리에 올라서게 된다.
중동의 치킨게임, 미국과 자원전쟁 발발
미국은 셰일가스 개발과 함께 기존에 금지되었던 자국 원유의 수출을 법적으로 허용하면서 본격적으로 세계 시장에 셰일가스가 유입되기 시작한다.
이에 위기감을 느낀 OPEC 중동 가입국들은 석유 공급량을 확대함으로써 국제유가를 폭락시키는 치킨게임을 시작해 미국을 압박했다.
수압파쇄‧수평시추법으로 채굴하는 셰일가스는 국제유가가 배럴당 60~65달러 이상을 형성해야 비로소 손익분기점을 넘을 수 있는데, OPEC이 이 점을 이용한 것이다.
배럴당 100달러 이상을 상회하던 국제유가는 미국 셰일가스 생산과 중동의 치킨게임으로 공급과잉이 심화되면서 2014년 말부터 엄청난 폭락세를 나타냈다.
2015년에는 국제유가가 40달러대로 하향화되면서 채산성을 확보하지 못한 미국의 소규모 셰일가스 생산 업체들이 줄줄이 도산하는 사태가 발생하기도 했다.
저유가가 지속되면서 OPEC이 다시 패권을 쥐는 듯 했으나, 낮은 수준의 국제유가는 자신들의 수익성 악화를 야기하는 ‘양날의 검’으로 작용했다.
결국 이를 견디지 못한 사우디아라비아가 2016년 9월 말 원유 감산 합의를 주도하면서 OPEC의 치킨게임은 결국 미국 셰일가스에 꼬리를 내리게 된다.
하향화되었던 국제유가는 OPEC의 원유 감산 이후 서서히 오름세를 나타냈으며, 2019년 상반기에는 배럴당 60달러대까지 회복했다.
한편, 2019년 3월 미국 보스턴대 연구진은 국제유가가 배럴당 50달러를 형성하더라도 손익분기점을 넘길 만큼 셰일가스 채산성이 높아졌다고 주장하며, OPEC의 글로벌 영향력이 더욱 위축될 것으로 예상했다.
(9218)
로그인후 이용 가능합니다.
미세먼지 중에서도 가장 입자가 작은 나노미세먼지가 허파에 깊숙이 침투해 오래 머무르면서 영향을 끼친다는 연구결과가 나왔다. 23일 한국기초과학지원연구원(KBSI)에 따르면 바이오융합연구부 홍관수·박혜선 박사 연구팀은 형광 이미징이 가능한 초미세·나노미세먼지 모델입자를 제작해 생체에 주입한 뒤 최대 한 달 동안 장기별 이동 경로와 세포 수준에서의 미세먼지 축적량을 비교·분석했다.
과학기술정보통신부 국립전파연구원은 국제전기통신연합 전기통신표준화부문(ITU-T) 정보보호 연구반(SG17) 회의에서 우리나라 주도로 개발한 표준 4건이 사전 채택됐다고 23일 밝혔다.
한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 장재범 교수와 전기및전자공학과 윤영규 교수 연구팀이 기존보다 5배 더 많은 단백질 바이오마커(생체지표)를 동시에 찾아낼 수 있는 '멀티 마커 동시 탐지 기술'을 개발했다고 23일 밝혔다. 한 번에 15∼20개 단백질 마커를 동시에 탐지할 수 있는 피카소(PICASSO) 기술은 동시 탐지 기술 가운데 가장 많은 수의 단백질 마커를 가장 저렴한 비용으로, 가장 빨리 탐지한다.
2차 발사일이 잠정적으로 6월 15일로 잡혀 있는 한국형발사체 누리호(KSLV-Ⅱ)가 '완벽 성공'에 재도전하기 위해 만반의 준비를 하고 있다. 22일 과학기술정보통신부(과기정통부) 등에 따르면 과기정통부는 이번 주에 발사관리위원회를 열어 누리호의 발사일과 시간을 확정한다. 기상 변수 등을 고려해 발사일 전후 약 1주가 예비발사 기간으로 함께 지정될 예정이다.
산림청 국립산림과학원은 23일 우리나라 주요 산림 수종 14개의 무게를 쉽게 측정할 '입목중량표' 개발에 착수했다고 밝혔다. 입목중량표는 나무의 키와 가슴높이의 굵기만 알면 누구나 쉽게 무게를 알 수 있도록 표로 제시한 것으로, 부피 단위인 재적표와 함께 가장 중요하고 기본적인 산림 경영기준표다.
양자암호 상용화를 위해 필요한 핵심 기술인 'TF QKD'의 실험 검증에 한국 연구진이 세계에서 두번째로 성공했다. 한국과학기술연구원(KIST)은 22일 한상욱 양자정보연구단장이 이끄는 연구팀이 작년 겨울 'TF(Twin-field) 양자키 분배(QKD, Quantum Key Distribution)' 검증에 성공했다고 밝혔다. 연구 결과는 이달 초 양자정보학 분야의 온라인 오픈액세스 저널인 'npj Quantum Information'에 게재됐다.
한국원자력연구원은 자석으로 방사성 물질인 세슘을 분리하는 '자성 분리 기술을 이용한 방사성 오염 토양 정화 방법'을 개발했다고 23일 밝혔다. 방사성 오염 토양에서 가장 흔히 발견되는 세슘은 지름 0.002㎜ 이하의 미세한 흙입자(점토)와 강하게 결합하는데, 점토는 표면이 음전하를 띤다.