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셰일가스 프래킹을 둘러싼 논쟁

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21세기 들어서서 에너지에 관한 한 셰일가스만큼 세계인들의 이목을 끌어온 단어는 없다. 이 낯선 단어는 ‘석유 없이도 인류가 60년을 버틸 수 있는 새로운 에너지원’이라는 거창한 수식어를 끌고 다녔다. 또 전에도 들어본 적 없는 ‘프래킹’이라는 기술‧공학적 용어도 셰일가스와 함께 빠지지 않고 등장했다. 


셰일가스는 무엇이고 프래킹 공법은 어떤 기술인가? 정말 인류가 석유에 의존하지 않고 적어도 반세기 동안이나 사용할 셰일가스가 이 지구에 묻혀 있나? 프래킹은 안전한 기술이고 환경오염은 걱정하지 않아도 되는 청정기술인가? 왜 셰일가스 채굴이 21세기까지 미뤄져 왔을까? 셰일가스가 우리가 사용하고 있는 천연가스와 어떻게 다를까? 

 

 

셰일가스와 프래킹

셰일가스(shale gas)는 입자가 작은 진흙이 굳어져 생긴 혈암(頁岩)층에 함유되어 있는 천연가스로 일반 천연가스보다 훨씬 깊게 묻혀있다(지표에서 약 3km). 혈암은 일반적으로 매우 단단한 암석층(예컨대 대리석층)으로 덮여있어서 셰일가스가 지표방향으로 이동하지 못한 채로 갇혀있기 때문에, 굳은 혈암층을 파쇄하며 수평방향으로 시추하는 힘든 공법으로 채굴한다. 

 

셰일가스층(출처:한국교통연구원)


물, 모래, 화학첨가물의 혼합액을 5백-1천 기압으로 혈암층에 분사해 혈암층을 균열시켜 갇혀있던 천연가스를 뽑아낸다. 이를 수압균열(파쇄)법(hydraulic fracturing, 짧게((hydro)fracking) 이라 한다. 혈암층을 따라 시추해야 하므로 수직이 아닌 수평시추법(horizontal drilling)이 사용된다. 수평시추법은 시추파이프가 혈암층까지 파고들어가서는 방향을 바꾸어 뚫어가는 어려운 기술이며, 시추파이프에 뚫린 여러 구멍으로 분사액을 분사해 암석에 균열을 만들어 가스가 나오게 한다. 암석에 생겨난 균열로 분사액에 섞여 있는 모래가 밀려들어가 그 균열을 유지하게 한다. 


셰일가스의 매장은 오래전부터 세계 여러 곳에서 확인된 바 있으나 대규모 채굴은 1998년에 그리스계 미국인 미첼(George P. Mitchell)의 수압균열법 수평채굴의 상용화 덕택에 성공했고, 그로부터 세계적 관심이 폭발적으로 증가했다. 현재까지 30개국 이상에서 셰일가스 매장이 확인되었으며, 중국, 미국, 러시아, 아르헨티나, 캐나다, 인도네시아 등지에 매장량이 크다고 알려져 있다. 현재까지 확인된 채굴가능한 셰일가스 매장량 약 190조㎥은 세계가 향후 60여년이나 사용할 수 있는 양이다. 현재 추산으로는 셰일가스가 전체 천연가스 매장량의 32%를 차지한다. 그러나 미국을 제외하고는 기술적 문제들을 해결하지 못해 셰일가스 채굴이 늦어지고 있다. 현재 미국은 전체 천연가스의 약 40%를 셰일가스로 채굴해 사용하고 있으며, 캐나다는 15%를 차지한다. 매장량이 매우 많다고 추정되는(세계에서 셰일가스 매장량이 가장 많다고 한다.) 중국은 아직 1% 미만이다.

 

프래킹은 환경을 위협할까

아직도 우리는 2007년에 있었던 태안 원유유출사건을 잘 기억하고 있다. 1만 2천㎘ 이상의 원유가 유출된 이 사고로 인해 서해는 기름띠로 뒤덮였다. 사고가 발생한 후 1개월 동안 자원봉사자 50만 명 이상이 기름덩이 제거에 참여할 정도로 커다란 참사였다. 세계적으로도 알래스카, 멕시코만, 갈라파고스 섬 등에서 큰 기름 유출사고가 있었다. 비록 원유생산이 지난 한 세기 반 동안 지속되어 왔지만 아직도 생산, 운반, 저장, 정제, 사용 중에 커다란 사고로 인명과 자연을 해치는 일이 종종 일어난다. 유조선과 기름파이프에 의한 기름 유출은 특히 환경보호 관점에서 커다란 걱정거리로 여겨지고 있다.

태안기름유출사고 (출처 : 조선일보, 월간조선)

 

원유에 비해 셰일가스 생산은 역사가 짧아, 셰일가스 생산, 운반, 저장과정에 의한 환경오염 내지 파괴 가능성에 전 세계가 민감하게 반응하는 현상은 지극히 당연하다. 현재 셰일가스 생산과 관련된 논쟁은 다음 몇 가지로 요약된다:


1. 물: 프래킹에는 엄청난 양의 물을 사용한다. 따라서 지하수가 풍족치 못한 지역에서 프래킹을 위한 물을 사용하면 지하수 고갈로 식수란을 갖고 올 가능성이 크다. 프래킹 수에는 흔히 마찰감소제, 녹방지제, 미생물살균제 등을 약 0.5%정도 섞는다. 또한 프래킹에 사용하는 약품들이 유출되어 식수원을 오염시킬 수 있다. 물론 프래킹 파이프 등의 오작동에 따른 가스나 오일의 유출에 따른 환경오염도 걱정된다. 사용된 프래킹 수에 지하 동위원소(예, 라듐)의 용존량이 높다는 보고도 있다. 방사성 동위원소에 의한 환경오염을 걱정하게 만드는 이유다.

 

2. 메탄: 셰일가스의 주성분인 메탄은 탄산가스(CO2)의 30-100배나 되는 지구온난화(GHG) 영향을 준다. 따라서 셰일가스 추출 중 생기는 메탄유출은 공기오염의 우려를 제공한다. 

 

3. 지진: 수압프래킹은 고압이 사용되므로 맥동(지각의 미약한 진동)이 수반된다. 현재까지 지진 유발 의심을 받는 경우가 하나밖에 보고된 바 없으나, 대량의 프래킹 수가 단층의 미끄러짐을 도와 지진을 유발할 수도 있다는 주장이 있다.

 

셰일가스의 미래

미국에만 셰일가스전이 3000개 이상 있으며, 미국과 캐나다에는 두 나라가 앞으로 100년 이상 사용할 수 있는 셰일가스가 매장되어 있다고 믿고 있다. 미국은 자국내 유전개발과 화석연료 수출을 제한하면서까지 자국의 에너지원을 보호하고 있었으나 셰일가스의 대량 채굴이 가능해지자 일부를 수출하고 있다. 셰일가스의 매장량은 세계에서 중국에 가장 많다고 믿고 있으나, 기술의 후진성과 물부족 문제 등으로 셰일가스 대량 채굴이 늦어지고 있다. 그러나 석탄사용에 따른 환경문제가 커지면서 셰일가스에 대한 관심이 커지고 있다. 중동에서도 물부족 때문에 셰일가스전 개발이 늦어질 수밖에 없는 현실이다.


그러나 위에서 지적한 몇 가지 문제가 해결된다면 셰일가스 채굴 속도는 세계적으로 매우 빨라지리라 예상된다. 해저 셰일가스 매장 조사는 아직도 초기단계다. 셰일가스는 분명히 석탄보다 자연훼손과 공기오염 면에서 우수한 연료다. 그러나 셰일가스의 채굴이 확대될수록 대체에너지―청정에너지―개발을 지연시킬 우려가 커진다. 화석연료의 매장량은 유한할 뿐 아니라 어떤 연료도 진정한 의미에서 청정연료는 아니므로, 청정에너지 개발과 사용은 인류의 미래와 이 지구의 보호라는 측면에서 더욱 강조되어야 한다. 

 

불행히도 우리나라에는 아직 셰일가스 매장이 증명된 바 없으니, 화석연료에 관한 한 북쪽의 석탄을 빼면 기대할 가능성이 전혀 보이지 않는다. 어쨌든 셰일가스의 발견과 사용은 우리들에게 원유값의 상승을 막아주는 혜택을 주고 있다. 또 석탄을 사용하고 있는 일부 화력발전소에서 천연가스를 사용할 수 있는 기회를 확대하고 있다. 분명 셰일가스가 인류를 위해 단기적으로는 도움이 되지만 절대적인 에너지 해결책은 아니다. [끝]

 

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