[셰일 가스 열풍]다시 찾아온 ‘황금광 시대’…지구촌 ‘들썩들썩’
입력 2012-03-30 10:31:05
수정 2012-03-30 10:31:05
‘개발 열풍’ 셰일가스가 뭐기에
1849년 미국의 서부 캘리포니아 주에는 동부 지역은 물론 유럽·중남미·중국 등 아시아에서까지 약 10만 명이 넘는 사람들이 한꺼번에 몰려들었다. 상상할 수 없는 수많은 위험을 뚫고 미지의 땅을 찾은 이들의 목적은 모두 같았다. 금을 찾기 위해서였다. 바로 ‘골드러시(Gold Rush)’ 얘기다. 그 후 10년간 이 지역에서 5억5000만 달러어치에 이르는 금이 채굴됐으며 이 막대한 부(富)는 현재 지상 최강의 국가인 미국을 만드는 밑거름이 됐다.150여 년이 지난 지금 미국에서는 또 한 번의 ‘러시’가 시작되고 있다. 이번의 목표는 금이 아니다. ‘셰일가스(Shale Gas)’라는 새로운 에너지원을 찾아서다. 전 세계인의 이목을 끌고 있는 ‘셰일가스’에 대해 알아봤다.
지난 1월 24일 버락 오바마 미국 대통령은 2012년 연두교서에서 “미국은 백년간 공급할 수 있는 새로운 형태의 가스 자원, 즉 셰일가스를 가지고 있다”며 “셰일가스를 안전하게 개발하기 위한 가능한 모든 조치를 취할 것”이라고 천명했다. 오바마 대통령은 “셰일가스를 핵심적인 미래 에너지 산업으로 개발해 2020년까지 미국에서만 60만 개의 일자리를 창출하겠다”고 강조했다.
비단 오바마 대통령의 말이 아니더라도 이미 셰일가스는 2010년대 들어 가장 주목받는 에너지원이다. 세계에너지기구(IEA)는 작년 셰일가스의 개발로 ‘가스 황금시대’가 도래할 것이라고 전망했다.
셰일가스는 진흙이 쌓여 만들어진 퇴적암층인 셰일층에 존재하는 천연가스다. 전통적인 가스는 셰일층에서 생성된 후 암석의 가스 투과도에 따라 오랜 세월 동안 지표면 방향으로 올라온다. 그러나 셰일가스는 셰일층 위에 대리석 등 가스가 통과하기 어운 암석층이 있어 셰일층에 머물러 있는 가스다.
잠재 매장량, 앞으로 200년 쓸 수 있어
그렇다면 왜 셰일가스가 주목받을까. 첫째, 매장량이 막대하다. IEA에 따르면 셰일가스는 현재 확인된 것만 187조4000억㎥로 전 세계가 향후 59년간 사용 가능한 양이다. 이 정도 양은 전통 가스나 석유의 확인 매장량과 비슷한 수준이다.
주목할 사실은 현재의 확인 매장량은 러시아 및 중동을 제외한 31개국만을 대상으로 조사한 것으로 향후 더 확대될 수 있다는 점이다. 삼성경제연구소의 자료에 따르면 세계의 잠재 매장량은 앞으로 200년간 사용이 가능한 635조㎥로 추정된다.
셰일가스의 개발에 따라 세계 에너지원에서 가스가 차지하는 비중은 2030년부터 석탄을 제치고 석유에 이어 2위가 될 전망이다. IEA는 가스 사용 비중은 2008년 21%에서 2035년 25%까지 확대되고 석탄 사용 비중은 27%에서 22%로 하락할 것이라고 예상했다.
또 다른 이유는 혁신적인 채굴 기술 개발로 경제성이 확보됐다는 점이다. 셰일가스는 이미 1800년대부터 발견됐다. 하지만 본격적인 생산이 2000년대 들어서야 시작된 것은 채굴 기술의 부족 때문이었다.
하지만 1999년 ‘수평 시추 수압 파쇄법’의 개발은 암석 내에 광범위하게 스며 있는 가스를 경제적으로 뽑아낼 수 있도록 만들었다. 이 기술의 진화로 북미 셰일가스의 탐사 및 개발 단가는 2007년 1000㎥당 73달러 수준에서 2010년 31달러로 떨어졌다. 전통 가스의 개발 비용이 1000㎥당 46달러 수준이니 셰일가스의 개발 비용이 무려 11달러 정도나 싸졌다.
이와 함께 각국의 에너지 정책도 셰일가스 개발 붐에 불을 질렀다. 전통 가스는 특정 지역에 집중 매장돼 있다. 지정학적 리스크가 높은 중동 41%, 러시아 24%, 북아프리카 4%, 베네수엘라 3% 등 특정 지역에 72%가 몰려 있다.
반면 셰일가스는 전 세계에 고르게 분포한다. 이는 ‘에너지 안보’라는 차원에서 매력적이다. 에너지 수요가 높은 중국과 미국의 매장량이 전 세계 1위와 2위를 차지하고 있다는 점을 주목해야 한다.
미국은 셰일가스 개발의 선도 국가이자 최대 생산국이다. 미국은 그간 중소형사 위주로 개발이 진행돼 오던 방식에서 벗어나 쉘(shell) 등 석유 메이저들이 개발에 참여한 뒤 생산량이 폭발적으로 늘고 있다. IEA에 따르면 미국의 셰일가스 생산량은 국내 천연가스 생산량 중 1.9%(2800만㎥)에 불과했지만 2010년 24.1%(4억8000만㎥) 정도로 폭증했다. 정유경 삼성경제연구소 선임연구원은 “특히 북미에서는 채굴한 셰일가스를 기존 천연가스 배관망을 이용해 소비 지역으로 곧바로 이송할 수 있어 대규모 인프라 투자 없이도 쉽게 상용화가 가능했다”고 설명했다.
36조㎥의 셰일가스가 매장된 세계 최대 매장국인 중국 역시 관심이 크다. 중국은 2010년 이후 에너지 소비량이 미국을 추월한 세계 최대의 에너지 소비국이다. 이는 안정적인 에너지 확보에 대한 고민을 낳고 있다. 이에 따라 중국은 12차 5개년 계획에 셰일가스 개발을 포함하는 등 개발에 적극적인 모습이다. 보다 청정하고 매장량이 풍부한 셰일가스를 개발해 환경오염이 큰 석탄(소비 비중 70.2%)을 대체한다는 것이다.
중국은 또 미국 및 유럽의 메이저 기업들과 지분 제휴를 통해 개발 드라이브를 걸고 있다. 중국의 국영기업인 시노펙은 22억 달러를 들여 2012년 수압 파쇄 기술 회사인 프랙테크의 지분 30% 인수를 추진 중이다. 또 CNPC는 2010년 쉘과 향후 30년간 중국의 셰일가스를 공동 개발하자는 제휴를 맺었다. 2009년 오바마 미국 대통령 방문 때는 미·중 친환경 에너지 협력 방안에 미국의 중국 내 셰일가스 개발 지원을 포함하기도 했다.
천연가스 소비 비중이 높은 유럽 역시 셰일가스 개발에 많은 관심을 갖고 있다. 유럽의 셰일가스 매장량은 16조㎥ 정도로 엑슨모빌 등 메이저 업체를 중심으로 셰일가스 개발에 착수했다. 유럽의 에너지 소비 중 천연가스 소비 비중이 24%로 높고 천연가스 소비량의 30%를 러시아에 의존하고 있어 안정적인 에너지 공급망을 구축할 필요가 있다. JP모건의 전망에 따르면 관련 인프라가 구축되면 300억㎥의 셰일가스를 2015년에 생산하고, 2020년 1200억㎥ 이상을 생산할 것으로 전망된다.
용어설명 :수평 시추, 수압 파쇄법
셰일층에 수평 형태로 삽입한 시추관을 통해 물·모래·화학약품 혼합액을 고압으로 분사해 암석에 균열을 일으키는 채굴 방법. 기존의 시추관은 ‘I’자 모양이었지만 이 형태는 ‘L’자 모양으로 구부러져 있다. 암석의 균열 부위로 가스가 스며들면 시추관을 통해 이 가스를 외부로 끌어낸다. 시추관의 길이는 대략 수직으로 2~ 4km 정도이며 수평으로는 1.5km 정도 뻗어 있다. 수압 파쇄법은 1940년대, 수평 시추 기술은 1970년대부터 사용됐으나 이를 복합적으로 활용해 셰일가스의 상업 생산에 성공한 건 1999년이다.
미국, 셰일가스를 경제성장 원동력으로
물론 중요한 것은 셰일가스 개발이 글로벌 경제에 어떤 영향을 미칠 것인지다. 가장 단순하게 생각하면 셰일가스 개발은 에너지 가격을 떨어뜨릴 것이다. 이미 미국 내 천연가스 가격은 셰일가스의 개발로 2008년 1MMBtu(영국 열량 단위)당 8.9달러에서 2012년 1월 MMBtu당 2.4달러로 일본의 4분의 1 수준으로 떨어졌다. 그간 천연가스 순수입국이었던 미국은 2016년부터 천연가스 순수출국으로 전환된다. 미국 에너지국은 원유와 천연가스의 수출을 금지해 왔지만 2011년 40년 만에 액화천연가스(LNG) 수출 계획을 승인한 것이다. 미국이 순수출국으로 전환되면 세계 천연가스 가격은 장기적으로 안정되는 저가격 가스 시대에 들어설 것으로 전망된다. IEA의 전망에 따르면 세계 LNG 수입량의 59%를 차지하는 아시아의 천연가스 가격은 미국의 수출이 본격화되는 2016년 이후 1MMBtu당 11달러 수준에서 안정화될 것으로 예상된다.
삼성경제연구소는 이 밖에 석유화학 산업과 발전 산업에서의 변화를 내다봤다. 먼저 석유화학 산업의 원료는 석유에서 분리한 나프타 중심에서 가스 원료 중심으로 전환될 것으로 예상했다. 실제로 셰일가스 개발이 본격화된 북미 석유화학 산업은 저렴한 원료를 바탕으로 수익성이 크게 개선돼 부흥기에 진입했다. 발전 산업 측면에서는 천연가스 가격이 안정되면서 가스 발전 비중이 확대돼 급증하는 전력 수요에 대응하는 유력한 방안으로 부상될 것이라는 예상이다.
셰일가스 개발을 주도하는 미국은 이를 통해 침체에 빠진 자국 경기를 부양하는 원동력으로 삼고 있다. 한국은행은 셰일가스의 생산 확대는 고용 창출, 투자 확대, 세수 증가 등 미국 경제 성장을 촉진하는 요인으로 작용하고 있다고 분석했다. 먼저 고용 창출 부문에서는 2010년까지 60만 명 규모를 창출했으며 2035년까지 160만 명으로 확대될 것이라는 전망이다.
또 2010년부터 2035년까지 총 1조9000억 달러의 투자가 발생될 예정이며 이 때문에 같은 기간 연방 정부 및 주 정부의 조세 수입이 9330억 달러나 늘어날 것이라는 분석이다. 또 낮아진 에너지 가격으로 가처분소득이 2012~2015년 중 연간 926달러 늘어나고 2035년에는 연간 2000달러까지 증가할 것이라고 예상했다.
또 원가절감에 따른 제조업 경쟁력 강화로 산업 생산이 2017년까지 2.9%, 2035년까지 4.7% 증대되는 효과가 있을 것이라고 내다봤다. 이는 곧 미국의 국내총생산(GDP) 성장과도 연계돼 2015년 1182억 달러, 2035년 2311억 달러 늘어날 것으로 분석했다.
세계경제의 핵심 국가인 미국의 변화는 한국 경제에도 영향을 미치는 게 분명하다. 토러스투자증권은 이와 관련, 장기적으로 한국의 기업들 역시 수혜를 볼 수 있다고 분석했다. 이원선 토러스투자증권 리서치센터장은 “해외 E&P 참여 기업, 가스 수송과 관련되는 액화 및 기화 관련 기업, LNG선 제작 기업, 발전 기업으로 나눠볼 수 있다”고 밝혔다.
먼저 E&P 부문에서는 한국가스공사와 SK이노베이션이 해외 가스전 지분 참여에 나서고 있다. 또 플랜트 제작 시 사용되는 강관 제작 기업인 휴스틸이 있다. 액화·기화·LNG 수송과 관련해서는 조선과 기계 업체가 관련돼 있다. 기계는 피팅 분야에서 경쟁력 있는 성광벤드와 태광이 있다. 조선은 가스 물동량이 늘어나면 LNG선 수주가 늘어날 수 있다. 발전부문에서는 현재 LNG를 가장 많이 수입하며 화력발전 비중을 빠르게 늘려가는 일본에 부품 수출비중이 높은 비에이치아이 등이 수혜를 볼 수 있는 것으로 분석했다.
환경오염 가능성…‘음모론’도 등장
물론 셰일가스에 대해 아직도 논란이 많은 건 사실이다. 먼저 셰일가스 매장량 추정치가 크게 과장돼 있으며 관련 업체들이 M&A를 등을 위해 지나치게 낙관적인 모델만 제시한다는 지적이다. 실제로 미국의 상당수 셰일가스 개발 기업이 중소 및 중견기업이며 에너지 메이저 업체나 개발도상국 정부에 비싼 값에 자사를 매각하기 위해 여러 수치를 ‘뻥튀기’한다는 음모론도 존재한다.
무엇보다 셰일가스 생산 과정에서 환경오염의 위험이 크다는 지적도 심심치 않게 제기된다. 셰일가스를 생산할 때 사용되는 각종 화학물질의 안정성이 끊임없이 제기되는 중이다. 실제로 한국은행의 자료에 따르면 미국 동해안의 셰일가스 채국 지역에서는 수도꼭지에 불을 대면 화염이 발생하거나 혹은 물의 착색이나 기름 냄새 등이 확인된다고 한다. 또 셰일가스가 메탄 함유량이 높아 재래식 천연가스는 물론이고 석탄이나 석유에 비해서도 지구온난화를 가속화할 수 있다는 것이다.
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비전통 에너지 자원의 분류
기술 개발로 경제성 높아져
셰일가스와 함께 기존 화석연료 채굴 방식으로는 채굴할 수 없었지만 새로운 기술 개발로 채굴되고 있는 자원, 즉 ‘비전통 에너지 자원’에 대한 관심도 크게 높아지고 있다.
기획재정부의 분류에 따르면 비전통 에너지는 크게 비전통 가스와 비전통 석유로 나뉜다.
유전이나 가스전에 농축돼 있는 전통 가스와 달리 비전통 가스는 지층의 미세한 층에 넓게 퍼져 있다. 전통 가스와 비전통 가스는 개발 방식이 다를 뿐 화학적 성분은 크게 다르지 않다. 둘 모두 메탄이 70~90%, 에탄이 5%, 프로판 및 부탄이 5~25% 수준이다. 이 중 메탄은 난방 연료 및 발전용으로, 에탄은 석유화학 제품의 원료로, 콘덴세이트는 LPG 및 석유화학 제품의 원로 쓰이고 있다.
비전통 가스는 매장된 지층의 종류에 따라 구분된다. 셰일가스는 모래와 진흙이 쌓여 굳으면서 지하의 퇴적암층인 셰일층에 함유된 메탄가스다. 타이트 샌드 가스(Tight Sands Gas)는 경질 암반층인 사암층에 함유된 가스다. 사암의 공극률과 투수율이 셰일보다 높아 수직 시추를 통해서도 일정 규모 이상의 가스 포집이 가능하다. 탄층 메탄가스(Coalbed Methane)는 석탄층이 형성되면서 석탄에 흡착된 메탄가스다. 마지막으로 가스 하이드레이트(Gas Hydrates)는 영구 동토나 심해저의 저온과 고압 상태에서 천연가스가 물과 결합해 생긴 고체 에너지원이다.
비전통 석유는 오일샌드·초중질유·셰일오일 등으로 구분된다. 오일샌드(Oil Sands)는 원유를 함유한 모래 또는 사암으로, 아스팔트와 같은 중질유가 10% 이상 함유돼 있다. 초중질유(Extra Heavy Oil)는 타르와 같이 점성이 강한 원유로 물보다 무거운 특징을 가지고 있으며 주로 발전용 연료로 사용된다. 셰일오일(Shale Oil)은 원유 성분 물질인 케로겐(Kerogen)을 함유한 퇴적암에서 추출하는 비전통 석유다.
비전통 석유에는 가스액화연료·석탄액화연료가 포함되기도 한다. 가스액화연료(Gas to Liquids)는 천연가스를 화학적·물리적으로 가공해 상온에서도 사용이 가능하게 만든 액체 상태의 석유다. 석탄액화연료(Coal to Liquids)는 석탄에 촉매를 사용해 직접 원유 성분을 추출하거나 석탄의 가스화와 화학반응을 통해 만든 액체 상태의 석탄이다.
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주목 받는 에너지 자원
‘검은 황금’ 오일샌드
오일샌드는 원유를 함유한 모래 또는 사암이다. 이것에는 아스팔트와 같은 중질유가 10% 이상 함유돼 있어 정제 시 2톤의 오일샌드에서 1톤 정도의 원유를 생산할 수 있다.
오일샌드가 발견된 지는 꽤 오래전이다. 이미 1875년 캐나다의 지질학자에 의해 그 존재가 발견됐다. 하지만 셰일가스와 마찬가지로 기술 부족에 따른 높은 개발비용으로 적극적으로 개발되지 않았다.
하지만 2000년대 유가가 급상승하면서 현재 본격적인 투자가 진행 중인 에너지원이다. 유가가 오르니 채산성도 높아졌다. 그 결과 오일샌드를 처음 발견한 캐나다는 물론 다른 국가들도 개발을 시작해 오일샌드의 생산량이 크게 늘어나는 중이다. 오일샌드를 통해 생산되는 원유의 양은 1990년 약 40만 배럴 수준에 불과했지만 2010년 약 200만 배럴까지 증가됐다. 최근에는 석유 메이저까지 적극적으로 관련 시장에 진입해 전문가들 사이에서는 오일샌드를 검은 황금(Black Gold)이라고 부르고 있다.
오일샌드의 개발 관련해선 캐나다가 가장 적극적이다. 1967년부터 시작된 그레이트 캐나디안 오일 샌드(Great Canadian Oil Sands) 프로젝트를 이끌어 오일샌드의 존재를 알린 것은 물론 개발의 시동을 건 곳이 캐나다다.
캐나다에서 오일샌드의 개발이 가속화되고 있는 이유는 두 가지다. 하나는 정부의 적극적인 정책적 지원이다. 캐나다는 해외 기업의 투자를 적극적으로 유치하고 친환경적 개발?생산 증대 기술 개발 시 주정부에 지급해야 하는 로열티 부담을 완화하는 등의 정책적 지원을 하고 있다.
또 다른 하나는 에너지 소비 대국인 미국이 가까이 있다는 점이다. 미국과는 송유관 등이 직접 연결돼 있어 수출 인프라도 든든하다. 실제로 캐나다의 오일샌드 생산량은 2000년 1일 60만 배럴에서 2008년 130만 배럴로 증가했으며 생산량의 95% 정도를 미국에 수출하고 있는 중이다.
물론 개발에 따른 환경문제는 오일샌드의 발목을 잡는 요소다. 하지만 이 문제만 완화된다면 안정적으로 성장이 가능할 것으로 관측된다. 캐나다 국가 오일샌드 위원회의 전망에 따르면 2015년께에는 오일샌드의 생산량이 1일 270만 배럴까지 가능할 것으로 관측된다.
김재환 기획재정부 과장은 “오일샌드를 중심으로 한 비전통 석유의 공급 증가는 향후 유가 상승과 변동성을 완화하는 효과가 있다”고 밝혔다. 그는 “비전통 석유는 가채량이 감소하고 있는 전통 석유를 보완해 유가의 안정화에 기여한다”며 “비 석유수출국기구 (OPEC) 국가 유전의 생산능력 감소와 신규 유 전 발굴 부진으로 OPEC 국가의 석유 공급 비중이 증가하면 발생할 수 있는 유가 변동성의 심화를 억제할 것”이라고 강조했다.
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취재=이홍표 기자 hawling@hankyung.com