육지를 넘어 바다로
육지를 넘어 바다로
  • 이동건
  • 승인 2011.06.13 13:54
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해저 자원 개발

‘해저자원개발, 우리나라에겐 필수’


‘석유∙천연가스∙망간∙구리∙철∙유연탄’현대 산업에서 빼놓을 수 없는 자원들이다.
과거에는 이러한 자원들은 육상에서 개발되는 것이 일반적이었으나 육상자원 고갈의 가속화로 인해 전 세계 국가들이 바다로 눈길을 돌려 해저자원개발을 시작한지도 40년이 넘었다.
해저자원은 해양생물∙해수의 성분을 비롯하여 해저에 부존되어 있는 석유∙천연가스∙고체광물 자원과 각종 에너지 자원을 뜻하며 최근의 자원 개발은 육상∙해저를 넘어 심해저까지도 손길을 뻗치고 있다.
육상 에너지 자원이 거의 전무한 우리나라의 경우 해저자원에 대한 연구∙개발을 가속화 하고 있는 상황이며 이에 따라 동해 가스전 개발, 가스 하이드레이트 탐사 등이 이루어졌다.

‘자원 무기화 세계적으로 심화돼’
최근 희토류를 인질로 내건 중국과 일본의 신경전은 해저자원개발에 대한 관심을 더욱 증폭시켰다. 중국은 댜오위다오(釣魚島ㆍ일본명 센카쿠열도)를 놓고 분쟁을 벌인 직후인 지난 9월 21일부터 일본에 대한 희토류 수출을 금지한 바 있다. 희토류 수출물량 중 97%를 차지하고 있는 중국이 금수조치를 취하자 일본을 포함한 전세계에서 희토류 가격은 급등세를 보였다.
이후 최근 일본은 광업법 개정 등을 통해 희토류를 포함하는 해저자원개발을 확대하고 있으며 우리나라의 경우도 통가왕국 해역에서 해저열수광상을 탐사 하는 등 최근 해저자원에 대한 관심이 더욱 증폭되고 있는 상황이다. 

‘총성 없는 전쟁’

자원 확보를 위한 각국의 소리 없는 전쟁을 뜻한다. 현대 사회에 들어선 후 육상자원개발에 대한 각국의 치열한 이권 다툼은 실제 여러 전쟁의 원인이 됐다. 그러나 이제‘총성 없는 전쟁’의 장은 육지가 아닌 바다가 옮겨갔다.
이에 해양자원의 중요성, 개발과정, 환경에 대한 영향과 미래 전망에 대해 우리대학 에너지자원공학과 신성렬 교수, 임종세 교수와 해양환경생명과학부 노일 교수의 의견을 들었다.

‘1950년대부터 해저 자원 개발 이루어져’
에너지자원공학과 신성렬 교수는“1950년대 이후 미국, 영국, 러시아 등의 강대국을 중심으로 해저 석유, 가스등의 개발이 이루어지기 시작했다”며“1960년대 이후 전 세계적으로 화석연료에 의존한 산업의 급격한 발전으로 화석연료 수요가 급격하게 늘었고 이와 함께 대두된 육상 자원의 고갈에 대한 우려가 육상에서 해양으로 자원개발의 중심축을 이동시켰다”고 말했다.

 

‘70년대 석유 파동 이후 우리나라 해저 자원 개발 역사 시작돼’
신 교수는 1960년 이후 우리나라 2차 산업의 급격한 발전을 이유로 들며 “2차 산업의 급격한 발전은 자연스럽게 화석연료 수요를 증가시켰고 부존자원이 빈약한 우리나라의 경우 일찍이 해저자원개발에 눈을 뜰 수밖에 없었다”고 했다.


덧붙여 신 교수는“이후 1973, 79년에 걸친 2차례의 석유파동(oilshock)을 기점으로 한국석유공사, 한국해양연구소 등을 설립해 해저자원개발에 뛰어들기 시작했다”고 말했다.

 

‘우리나라 에너지 수급의 위험에 항상 노출돼 있어’
우리나라는 에너지자원사용량은 세계10위권이지만 국내에 부존하는 에너지자원은 거의 전무한 대표적인 자원 빈국이다. 이에 대해 신 교수는“우리나라는 국내에 부존하는 에너지자원이 거의 없기 때문에 에너지 수급의 위험성에 항상 노출 되어 있어 해외자원개발의 중요성이 더욱 부각되는 나라이다”라고 했다.

해외∙해저 자원 개발에 온 힘을 다한 결과 1980년대 베트남에서 석유를 발견해 현재까지 생산 중에 있으며 이후 전 세계적인 자원개발에 뛰어들어 현재 24개국 189개의 해외 석유∙천연가스 개발∙생산 프로젝트에 참여하고 있다. 광물자원의 경우 6대 전략광종과 희토류 등을 개발 하는 37개 사업 163개 사업에 참여하고 있다
이에 대해 신 교수는“에너지자원의 개발이 해양에서 더욱 깊은 심해저로 확대되면서 최근 심해저에 분포하는 망간단괴, 해저열수광상 등의채광에 대한 관심이 증폭되고 있다”며“우리나라의 경우도 최근 하와이 부근의 클라리온-클리퍼톤 해역의 망간단괴 및 해저열수광상의 독점적 개발권을획득해이를상용화하기위한기술개발을하고있다”고했다.

 

‘동해 가스전 개발이 국내 해저 자원 개발에 큰 영향 줘’

동해-1 가스전에 대해 신 교수는“국내 천연가스 생산이후 동해 울릉분지에서 6억 톤 정도로 추정되는 미래 청정 에너지원‘가스 하이트레이트’4가 발견됐으며 이후 남해, 제주분지, 서해 군산분지 등의 한반도 주변 해역과 일본∙중국과의 EEZ수역5에 대한 집중조사가 이루어지고 있다”고 했다.
1998년 발견, 2004년부터 생산을 시작해 우리나라를 세계 95번째 산유국의 반열에 오르게 해준 동해-1 가스전은 하루 평균 천연가스 5천만 입방피트, 원유 1,000배럴을 생산하며 이는 하루 34만가구가 사용하고 2만여 대의 자동차가 사용 할 수 있는 양이다.


덧붙여 신 교수는“지속적인 우리나라 산업 발전을 위해 석유, 천연가스, 광물자원의 경우 꾸준한 해외자원개발이 요구 되며, 가스 하이드레이트와 같은 새로운 에너지원의 상용화기술개발에 대한 적극적인 지원이 필요하다”고 말했다.

 


‘탐사과정은 가장 첫 번째이자 가장 중요한 단계’

에너지 자원의 개발과정은 탐사, 시추, 채광 및 생산으로 이루어진다. 탐사과정에서는 석유, 광물자원의 생성, 이동 및 집적 가능성이 높은 구조를 찾는다.

이에 대해 신 교수는“석유와 같이 지하 및 해저에 묻혀 있는 자원의 경우 시추작업으로 확인하기 전까지는 존재를 확인하기가 어렵다”며 “시추작업에는 천문학적인 비용이 따르기 때문에 최근에는 음파를 보낸 다음 반사파를 분석하는 탄성파 탐사 외에도 지층과 자원의 밀도 차이를 이용한 중력탐사, 전자기장을 이용한 자기탐사, 방사능을 이용한 방사능 탐사를 이용한다. 또한 탄성파 탐사의 고 비용문제를 보완하기 위해 인공송신원을 이용한 해저 CSEM 탐사기법 등의 새로운 탐사기법에 대한 연구도 진행, 이용되고 있다”며“앞서 말한 바와 같이 다양한 탐사를 이용해 자료를 분석하게 됨으로서 과거 5%에 불과했던 탐사성공률이 2000년대 들어 30%에 달한다”고 했다. 덧붙여 신 교수는“최근 해외자원탐사의 경우를 볼 때 우리 기업이 해외 자원을 개발 할시 첨단기술을 가진 서비스회사와의 제휴 능력과 탐사지역에 전문성이 있는 현지 지질학자 및 생산 공학자의 자문을 신속하게 융합 할수 있는 능력이 요구된다”고 말했다.

 

‘시추 과정이 가장 위험해’

시추 및 생산 과정에 대해서 에너지자원공학과 임종세 교수의 의견을 들어봤다.
시추에는 탐사시추, 평가시추 및 생산 시추가 있다. 시추 이전까지 할 수 있는 모든 탐사자료를 종합한 후 탐사시추를하게 된다. 이에 대해 임종세 교수는“자원 개발 과정에서 가장 위험한 부분이 시추과정”이라며“특히 개발부지의 정리 후 곧바로 시추리그를 설치 할 수 있는 육상 개발에 비해 해저 개발은 해류와 날씨의 잦은 변동 그리고 육상에 비해 높은 압력으로 인해 더욱 위험하다”고 했다.
이를 보완하기 위해 해저 자원개발을 할시 시추리그는 닻으로 고정 시키거나 시추리그의 위치를 유지시켜 주는 장치인 동적계류시스템을 설치한다.

시추 작업에 대해 임 교수는“시추를 할 때는 시추이수가 중요한 역할을 하게 된다”6며“시추 이수는 드릴비트와 지층사이의 마찰열을 줄여주는 기능 외에도 시추 과정에서 발생한 지층 파편을 회수하는 기능과 시추이수 자체의 압력을 이용해 굴착면이 무너져 내리는 것을 방지하는 기능을 한다”고 했다.
탐사 시추 이후 평가 단계에 들어서면 생산성평가를 포함한 경제성 평가를 하게 된다.
임 교수는 이에 대해“탐사시추의 결과 자원이 발견되더라도 생산에 들어가는 비용에 비해 생산되는 양이 적거나 질이 낮을시 생산을 할 수 없다”며 “평가 시추 단계에서 매장량과 자원의 질 그리고 자원을 쉽게 생산 할 수 있는 성질을 가지고 있는지 평가하게 된다”고 했다.

평가 시추 이후에 대해 임 교수는“평가 시추 시에 얻은 생산 예측 자료와 생산 후 운송방법 외의 여러 조건을 통해 생산계획을 세운다”며“생산계획의 수립을 통해 최소의 비용으로 적절한 생산으로 통해 최대한의 자원을 회수할 수 있다”고 말했다.

생산계획 수립과 함께 생산 시추에 들어가게 되며 석유 및 천연가스와 같은 해저 자원 생산에는 넓은 부지에 설비를 배치하는 육상 개발과는 달리 각종 설비를 포함한 해양생산시설인 생산 플랫폼이 필요하다.
플랫폼에는 고정식 플랫폼, 반잠수식 플랫폼 그리고 부유식 플랫폼이 있으며 해저면 과의 수심이 900미터 이내일 경우 반잠수식과 비교해 안정적이고 비용이 적게 드는 고정식 플랫폼을 사용한다. 하지만 수심이

1000m가 넘을 경우 케이블을 이용해 해저에 고정시키는 반 잠수식 플랫폼이나 시추공에서 직접 석유를 회수하고 운송하는 부유식 플랫폼이 이용되며 심해저까지 진출하는 등 해저자원개발의 변화에 맞추어 적용되고 있다.


급속도로 증가하고 있는 해저자원개발이 바다 환경에 미치는 영향에 대해 해양환경생명과학부 노일 교수의 의견을 들어봤다.

‘대륙붕은 해양생태계의 고향’

육상에서 해저로 이어지는 대륙붕에는 석유, 천연가스, 석탄 등의 해저 자원이 상당량 부존해 있으며 대륙붕의 경우 심해저에 비해 수심이 얕아 개발 또한 상대적으로 쉽다.

대륙붕은 전체 해양면적의 17%, 전체 해수량의 5%를 차지한다. 이는 전체 해양의 극히 일부분에 해당하는데 반해 대륙붕에 생존하는 해양생물의 종류와 양은 상당하며 연안어업에서 가장 중요한 역할을 하고 있다.
이에 대해 노일 교수는“시추과정에서 사용되는 시추이수가 실제로는 제대로 회수 되지 않는다”며“시추이수는 인공화합물 이므로 시추공 주변 생태계에 영향을 준다”고 했다.

또한 노 교수는“플랫폼의 설치과정과 이후 생산하는 수십 년의 기간동안 생산과정에서 원유의 누출은 발생할 수 밖에 없으며 그 양 또한 엄청나다”며“수십 년 동안의 지속적인 원유 오염은 생산시설 주변의 생태계를 황폐화시키고 이와 더불어 원유에 포함되어 있는 발암물질인 PAH와 같은 화학물질이 해양 생물을 오염시킨다”고 말했다.


세 교수가 생각하는 해저 자원 개발의 미래

신성렬교수:‘ 해저자원개발은인간도전의장’

우리나라가 비록 후발주자로 출발했지만 단기간에 기술, 생산에서 상당한 성과를 이루었다. 물론 개발광구 추가확보, 메탄 하이드레이트 연구, 개발 등 어려운 면도 많지만 과거와 현재 미래의 산업의 원동력인 에너지, 광물자원의 장인 바다에서 우리는 무한한 가능성을 볼 수 있다.


임종세교수:‘ 해저자원개발의의미, 다르게봐야해’

해저 자원 개발의 화석연료의 고갈에서 찾는 것은 무리가 있다. 오히려 다양한 자원 개발을 통한 환경 친화적 자원 이용을 이끌어 내고 자원을 안정적으로 수급하는데 해저자원 개발의 의의를 둬야 한다.

노일교수:‘ 후손에게미칠영향무시할수없어’

최근 각광 받고 있는 해저자원인 하이드레이트 자체는 친환경 에너지 자원이지만 그 채굴과정은 전혀 친환경적이지 않다. 하이드레이트의 채굴과정은 산을 반 토막 내면서 석회석을 채굴하는 것과 별반 차이가 없고 이는 주변의 해양생태계를 완전히 파괴한다. 친환경적 개발 또한 인위적이며 이는 후손들이 살아갈 환경에 영향을 미친다는 사실을 잊지 말아야 한다.

이동건 기자
leedk90@naver.com

 

많은 도움을 주신 에너지자원공학과 박사과정 하영수님께 감사의 말씀 드립니다.
참고 자료 : 자원의 보고, 해양(한국해양대 국제해양문제연구소), 한국석유공사, 한국광물자원공사


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