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환경에 드리운 셰일 혁명의 그림자
국승인 기자  |  qkznlqjffp44@uos.ac.kr
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승인 2016.03.02  
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바야흐로 ‘셰일 혁명’의 시대입니다. 배럴당 100달러를 상회하던 유가가 현재 40달러 선까지 내려앉은 것입니다. 전문가들은 저유가 현상의 가장 직접적인 요인으로 최근 개발되기 시작한 ‘셰일가스’를 꼽습니다. 미국은 친환경적이며 석유를 대체할 수 있는 셰일가스 개발에 박차를 가하고 있습니다.

그런데 참 기묘한 일이 일어났습니다. 프랑스, 불가리아 등의 국가들은 환경오염 문제를 제기하며 셰일가스 생산에 이의를 제기했습니다. 참 이상한 일이죠. 이 문제를 알아보기에 앞서 셰일 가스와 그에 관련된 기술을 짚어봐야 할 것 같습니다.

고도의 신기술이 필요한 셰일가스

셰일가스란 지하 1km 이상의 셰일층(진흙 퇴적층)에서 나오는 가스를 일컫습니다. 셰일가스는 이산화탄소 배출이 적어 친환경적이며 가스의 특성상 발전효율이 높다는 장점을 갖고 있습니다. 매장량도 많아 향후 100년을 책임질 수 있는 미래에너지로 각광받고 있습니다.

하지만 셰일가스는 처음에 발견될 때만 해도 크게 주목받지 못했습니다. 셰일층 자체가 일반 유전보다 더 깊이 있는데다가 암석층 안에, 그것도 얇게 분포해 있어 고비용의 신기술이 필요했기 때문입니다. 시추해 얻은 이득보다 개발비용이 더 컸던 과거의 기술 수준으로서는 배보다 배꼽이 더 큰 경우였죠. 기존의 석유 시추는 땅을 수직으로 뚫어 유정에 시추관을 연결하는 방식이었습니다. 이러한 수직시추는 유정에 응집된 석유를 채취할 때 효율적인 기술입니다. 반면에 얇고 넓게 분포한 셰일층은 소량밖에 시추할 수 없었습니다.

하지만 러셀 골드라는 오일 전문가가 맞춤 기술을 개발합니다. 바로 수평시추와 수압파쇄법입니다. 셰일가스을 채취하는 과정은 이렇습니다. 우선 시추관을 수직으로 넣고 셰일층에서 수평시추 기술을 이용합니다. 얇고 넓게 분포한 셰일층의 특성상 시추관을 수평 방향으로 향하게 하여 뚫는 것이죠. 이윽고 셰일가스를 함유하고 있는 암석에 다다르게 되면 수압파쇄법을 이용합니다. 수압파쇄법은 고압의 혼합물을 암석에 주입함으로써 암석에 틈을 벌리는 있는 기술입니다. 이로인해 암석 안에 잠들어 있던 셰일가스를 채취할 수 있는 것이지요.

   
▲ 셰일가스 시추 모형도
환경 논란이 가득한 시추 기술

셰일가스는 석유보다 이산화탄소를 절반 정도로 배출하기 때문에 친환경 에너지로 분류됩니다. 그렇다면 왜 친환경 에너지인 셰일가스가 환경 논란에 휩싸인 것일까요?

셰일가스와 관련된 환경문제는 바로 채취 기술인 수압파쇄법에 있습니다. 우선 주목해야 할 점은 수압파쇄법에 이용되는 혼합물입니다. 혼합물은 물 90%, 모래 9%, 화학물질 1%로 이뤄져 있습니다. 바로 1%의 화학물질이 환경오염을 일으키는 주범이지요. 셰일층을 뚫는데 사용한 혼합물은 다시 회수할 수 없습니다. 남은 혼합물은 지층의 환류작용을 통해 약 10~40%가 다시 지표로 올라오게 됩니다. 앞서 말했듯 셰일층은 넓은 지역에 분포하기 때문에 지하수나 지층수, 토양에까지 광범위하게 영향을 미칠 수도 있습니다. 혼합물질의 성분에 따라 소량의 혼합물도 환경에 치명적일 수 있습니다. 그래서 텍사스 주를 비롯한 미국의 8개 주에서는 시추에 사용되는 화학물질의 성분을 발표할 것을 요구했습니다.

이외에도 수압파쇄법은 많은 논란을 일으키고 있습니다. 수압파쇄 과정에서는 약 3만 톤의 물이 요구됩니다. 때문에 물부족에 시달리는 국가에서는 셰일가스를 채취하지 못할뿐더러 물부족을 부추긴다는 비판을 받고 있습니다. 또한 수압파쇄 과정에서 지진을 발생시킬 수 있다는 분석도 나오고 있습니다. 셰일층은 유정보다도 더 깊이 있기 때문에 고압의 물 분쇄는 지층의 불안정을 가중시키기 때문입니다.

이러한 문제점을 없애기 위해 현재 더 고도의, 정밀한 신기술이 개발·연구 중에 있습니다. 실제로 지난해 텍사스 주에서는 공청회를 통해 현재 개발했거나 개발 중인 신기술들을 발표하기도 했습니다. 예를 들어 다량의 물 낭비를 막기 위해 이산화탄소나 질소를 이용해 혼합물의 구성비를 바꾸는 기술이 있습니다. 질소와 이산화탄소를 액화시켜 분쇄에 사용하는 것입니다. 이런 기술은 물 낭비를 막고 공기 중에 잉여상태로 존재하는 이산화탄소를 줄일 수 있는 친환경 기술이라고 합니다. 또한 현재 전기에너지를 통해 암석층에 균열을 일으키는 플라즈마 분쇄 기법도 개발 중에 있다고 밝혔습니다.

현재 가장 논란이 되고 있는 것은 혼합물에 포함된 화학물질입니다. 1%의 화학물질만으로도 대규모의 환경오염을 일으키기 때문이지요. 셰일가스 개발에 앞서 기업가들은 화학물질의 구성성분을 자발적으로 밝히고, 환경오염을 최대한으로 줄일 수 있는 무공해의 화학물질을 개발해야 할 것입니다. 세계의 정치, 경제구도를 바꾸어 놓고 있는 미래 에너지 셰일가스, 환경도 생각하는 기술이 되길 기대합니다.


국승인 기자 qkznlqjffp44@uos.ac.kr
 

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