산유국 한국, 셰일가스의 빛과 그림자

지하 2~4km 아래에 셰일층에는 0.005mm 이하 작은 입자의 진흙이 오랜 시간 동안 쌓이고 단단하게 굳어져 만들어진 퇴적암(근원암)이 있습니다.
이 셰일층에는 셰일가스나 셰일오일이 빠져나가지 못하고 갇혀있습니다.
알고는 있었지만 추출 기술이 부족해 보존되고만 있었습니다. 이제는 추출 기술(장공수평시추, 수압파쇄)이 발전해 세계 오일시장을 흔들어 놓고 있습니다.

셰일가스는 어떻게 만들어지는가?

셰일가스, 셰일오일, 치밀 오일을 구분할 필요가 있다.
셰일층에서 생산되는 천연가스와 오일을 셰일가스, 셰일 오일이라고 하고
치밀한 사암층이나 탄산염층에서 생산되는 오일을 치밀 오일이라고 합니다.

석유의 원료가 되는 것들이 오랜 시간에 걸쳐 퇴적층인 근원암에 쌓여 열과 압력을 받아 석유와 천연가스로 바뀝니다.

근원암은 유기물질을 석유 또는 천연가스로 전환시키는 암석으로 이곳에서 생성된 석유는 틈이 많고 푹신한 암석들 사이에 물과 천연가스와 함께 갇혀 있는 상태가 됩니다.
이곳에서 만들어진 석유자원은 위로 이동하면서 저류암에 스며듭니다. 푹신한 암석인 저류암에 석유, 천연가스 그리고 물이 갇혀있어 스펀지 같습니다.  그 주변으로 아주 치밀한 암석인 덮개암이 석유나 천연가스가 밖으로 빠져나가지 못하게 뚜껑을 덮듯이 저류암을 둘러쌓아 유전을 형성합니다.

유전 안은 가벼운 순서로 맨 위가 천연가스, 가운데는 석유, 맨 아래는 물이 자리합니다. 비교적 이동이 자유로운 석유자원인 경우에만 이런 과정을 통해 석유와 천연가스가 만들어집니다.
셰일층에는 천연가스를 만들어내는 0.005mm 이하 작은 입자의 진흙이 쌓여 만들어진 근원암이 있습니다.
석유자원이 위에 있는 저류암으로 이동하지 못하고 근원암인 셰일 속에 갇혀버리면 셰일오일, 셰일가스가 형성됩니다.
이렇게 만들어진 셰일가스는 지구에 매장된 천연가스의 4/5를 차지하는 것으로 추정됩니다.

셰일가스의 역사

춘추전국시대(기원전 300년경)의 진나라에는 물을 잘 다스리는 수력공학자 이빙이라는 사람이 있었습니다.
쓰촨 성 쯔궁시 지하에 천연소금물이 매장되어 있다고 해서 소금물을 끌어올리기 위해 대나무 파이프를 땅 속 깊숙이 넣었습니다. 그 과정에서 일꾼들이 갑자기 병이 나거나 죽는 사건이 발생했습니다. 그리고 폭발사고가 나서 일꾼들이 몰살되었습니다. 폭발 후 구멍에서 불꽃이 솟아올라 사악한 영혼이 지하세계에서 빠져나오는 것이라고 생각해 제물을 바쳐 제사를 지냈다고 합니다.

최초의 천연가스 활용은 서기 100년경에 불이 붙는 구멍에 천연소금물 항아리를 놓고 가열하여 소금을 정제했습니다.
이후 1609년 벨기에의 화학자 얀 밥티스타 판 헬몬트는 석탄에서 가연성 가스를 추출하는 데 성공합니다. 그리고 인간들은 가스에 대해 본격적으로 연구하기 시작합니다. 1792년에 영국의 발명가 윌리엄 머독은 금속파이프를 설치해 석탄가스를 집으로 끌어와 최초로 실내가스등으로 이용했습니다.
1821년 미국 뉴욕 프레도니아에서 윌리엄 하트는 최초의 천연 가스전을 발견하고 채취하는 데 성공합니다.
처음 8.2m가량 셰일층까지 파내려 갔을 때는 아주 적은 양의 천연가스였습니다.

2~3번 시도하여 21미터가량 팠을 때는 제법 많은 양의 가스가 나와 파이프를 설치하여 판매를 위해 1858년 프레도니아 가스라이트 회사를 설립하였습니다.

셰일혁명

셰일가스와 오일은 셰일층에 있는 근원암에서 만들어집니다.
셰일층 속에 몇 µ (미크론 : 100만 분의 1미터)에 불과한 아주 작은 광혈 안에 가스가 갇혀있습니다.
세일암석 속에 모세혈관 같은 모양의 광혈이 가늘게 퍼져 있는데 가스가 그 틈에 끼어서 꼼짝도 못 하고 있는 것입니다.
전통적인 시추방법인 수직시추로는 소량의 가스만 채굴되어 타산이 맞질 않아 오랜 시간 방치해 두었습니다.

1998년 미국에서 수압파쇄라는 새로운 시추방법을 개발하게 됩니다. 모래알갱이와 화학첨가물을 섞은 물을 시추관을 통해 셰일암석층에 분사하면, 그 압력을 견디지 못해 광혈에 금이 갑니다. 물속 모래는 광혈의 틈을 메꾸고 화학첨가물은 셰일가스와 물을 분해하여 광혈속 가스가 시추관을 통해 흘러나오게 합니다.
이후에는 더욱 획기적인 방법으로 셰일가스를 채굴합니다. 셰일층을 따라 수직이 아닌 수평시추를 하여 수압파쇄공법을 통해 모랫물과의 접촉면을 늘려 더 많은 양의 가스를 채굴합니다.
과거 석유자원이 고갈될 것처럼 산유국들은 유가를 올렸지만 앞으로 몇백 년을 쓰고도 남을 석유자원을 채굴하게 한 기술혁명, 에너지 강국이 바뀌었습니다. 미국은 세계최대 석유수입국에서 수출국이 된 것입니다.
셰일가스는 전 세계 여러 곳에 아주 많은 양이 매장되어 있습니다.
셰일가스를 채굴하기 위해서는 수압파쇄공법과 수평시추를 접목한 기술이 필요하고, 시추장비를 다루기 위한 인력과 막대한 자본이 필요합니다.
엄청난 매장량을 저장해두고 있을 중국은 토지가 국가 소유입니다. 지하에 매장된 광물권 또한 사유화가 될 수 없습니다.
그래서 토지를 사용하는 시민들과 지방정부는 비협조적입니다

그럼에도 불구하고, 중국 쓰촨 성에서는 대규모 셰일가스전이 발견되어 국영기업인 시노펙이 적극적으로 채굴을 하였습니다. 가스뿐만 아니라 셰일오일까지 생산하여 미국투자은행 모건스탠리에서 주목을 받았습니다.
그런데 2019년 쓰촨 성 룽쎈지역에 잇따른 지진으로 피해가 커지면서 셰일가스 채굴이 원인으로 지목받기도 하였습니다.
결국 채굴은 중단된 상태입니다.

셰일가스의 빛과 그림자

미국을 에너지 강국으로 만든 셰일가스는 석유와 비교해서 탄소 배출이 적어 청정에너지라고 이야기합니다.
연소 시 탄소배출량이 적은 반면, 온실가스인 메탄가스가 다량 함유되어 있어 누출되었을 때 지구온난화를 가속화시킬 수 있습니다. 또한 수압파쇄공법으로 지진이 발생될 수 있고 지표수와 지하수를 오염시킬 수도 있습니다.
막대한 경제적 이익의 그늘아래에는 채굴로 인한 환경파괴와 오염이 있습니다.
2013년 유럽국가들을 중심으로 셰일가스 개발의 찬반논란이 거세게 달궈졌습니다.
이제는 환경문제를 안고서라도 유럽 또한 개발에 동참하기 시작합니다.
화석연료를 이용한 에너지는 지속가능한 세상을 만들 수가 없습니다.
2024년 6월 3일 한국은 동해바다 심해에 막대한 양의 석유, 가스가 매장돼 있을 가능성이 높다고 언론을 통해 발표를 합니다.

기름 한방울 나지 않았던 한국이 산유국 대열에 합류하는 것이 아닌가 기대감과 우려가 섞입니다.