에너지자원 기술개발이 세상을 바꾼다!
에너지자원 기술개발이 세상을 바꾼다!
  • 신성렬 한국해양대학교 교수
  • 승인 2013.09.13 18:06
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▲ 신성렬 한국해양대학교 교수

석탄·석유·천연가스와 같은 전통에너지는 산업혁명 이후 에너지시장에서 매우 중요한 자리를 차지하고 있다.

에너지자자원의 급격한 수요확대에 맞춰 공급돼 왔지만, 언젠가는 고갈되고 지역적 편재성 등 여러가지 이유로 인해 공급측면에 문제점이 발생되곤 했다. 과거 오일쇼크와 같이 에너지자원 가격이 폭등돼 세계 경제가 휘청거렸으며 에너지자원 안보가 취약한 우리나라는 더욱 더 큰 영향을 받았다.

이제는 석유·천연가스 공급가격이 높은 수준으로 유지되면서 셰일가스, 오일샌드 등 비전통에너지자원이 주목받게 됐다.

에너지자원 시장에서의 가격은 전통 및 비전통에너지자원의 탐사 및 개발 활동에 영향을 미친다. 또한 기술개발은 에너지자원의 생산단가를 획기적으로 낮추고, 추가 매장량을 확보하며, 잠재적 에너지자원이 경제성 있는 새로운 에너지자원으로 생산된다.

최근에 각광 받는 셰일가스가 좋은 사례다. 수평시추와 수압파쇄로 대표되는 개발기술을  현장에 적용할 수 있기에 가능한 것이다. 한 곳의 생산플랫폼으로부터 여러 개의 시추공을 임의의 방향으로 시추하는 방향성 시추기술은 이미 개발돼 석유·천연가스 생산단가를 낮추고 생산성을 높이는데 기여했다. 이것을 셰일가스가 부존하는 셰일지층의 현장에 적합하게 수직 및 수평으로 각각 수 km씩 시추하게 된다.

수압파쇄는 시추코어 및 시추공을 관찰해 균열이 없는 구간에 패커를 삽입하고, 수압을 감압-가압을 반복해 인위적으로 균열을 발생시킨다. 터널이나 대규모 지하공동 굴착 작업 시 변위 거동에 중요한 영향을 미치는 측압계수 및 주응력 방향을 현장에서 직접 측정하기 위한 기술이다. 셰일가스 개발에 적용되는 수압파쇄기술은 삽입한 시추관을 통해 물, 모래, 화학약품 혼합액을 고압으로 분사해 암석에 균열을 일으키고 균열부위로 스며든 가스를 모아 생산하게 되며, 분사된 모래가 균열사이에 들어감으로서 균열을 유지하게 된다. 수압파쇄에서 수반되는 미소지진을 관측, 모니터링해 생산관리와 향후 개발계획에 활용한다.

해양에서의 석유·천연가스 탐사 및 시추생산에서 가장 중요한 부분은 기술개발이다. 최초의 해양 석유탐사 및 시추 생산은 19세기말 미국 캘리포니아 섬머랜드 앞 바다에서 수십 피터부터 시작됐는데 현재는 아프리카 서부해안, 브라질 앞바다, 미국의 GOM(Gulf of Mexico), 호주 북서부 바다에서 수심 수천 피트까지 확장됐다.
 
세찬 바람·낮은 수온·높은 파도로 악명 높은 북해유전, 깊은 수심과 빠른 해류의 GOM, 혹한과 유빙을 갖고 있는 북극과 극지 같은 열악한 환경을 뛰어난 기술개발로 극복했다. 첨단 로켓을 우주로 쏘아 보내는 기술에 버금가는 것이라고 볼 수 있다.

3차원 탄성파탐사는 땅속을 유리구슬 보듯이 정확히 파악할 수 있는 자원탐사분야의 대표적인 기술이다. 최근에는 석유 생산 단계에 따라 저류층을 모니터링하는 4차원 탐사기술까지 개발됐다. 방대한 양의 탐사자료는 컴퓨터 첨단 IT기술을 이용해 영상화시키고 마치 직접 땅속을 이동하면서 관찰하는 가상현실기술을 이용한다. 탐사 성공률이 높아지고 이전에는 발견하지 못했던 심부의 작은 규모의 유전까지도 발견할 수 있다.

시추 및 생산 분야는 앞에서 언급한 방향성시추기술과 각종 EOR(석유회수 증진기술)이 큰 역할을 담당했다. 최근 우리나라의 새로운 성장 동력으로 각광받고 있는 해양플랜트는 바다에서 석유와 천연가스를 채굴하는 장비이다. 시추선, 생산플랫폼, FPSO와 같은 해양플랜트는 여러 가지 기술이 융복합 됐고 제작 및 설치에 고도의 기술이 필요하다. 심해 유전개발에서, 생산설비를 해저바닥에 설치하는 Subsea는 석유생산개발단가를 낮추는데 도움을 준다.

해양자원개발은 자원, IT전자, 조선해양, 재료 및 기계 등이 융복합돼 이에 따른 부가가치와 파급효과가 매우 크며, 선진국 메이저들이 독점하는 부분이다. 에너지자원 분야의 인력양성과 기술개발이라는 양 날개는 조화를 이뤄야 한다. 산업통상자원부에서 주도하는 자원개발특성화사업과 해양플랜트 인력양성사업은 시대흐름에 적합하며 미래에 대한 좋은 투자이기에 지속적인 지원이 필요하다.

에너지자원분야 연구개발사업인 ETI(Energy Technology Innovation)는 가장 핵심적인 기술을 발굴해 집중 지원하는 전략으로 올바른 방향이라 생각한다. 그러나 최근 에너지자원 관련 예산이 점점 축소되고 있고 특히 잠재력이 큰 해양자원개발에 대한 지원이 부족한 점은 매우 아쉽다. 지속적인 관심과 투자로 에너지자원 개발기술을 발전시켜 세상을 바꿔 보자!

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