에너지 전환기 인기만점 천연가스

왜? 

• 다른 화석 연료와 비교하여 천연가스의 탄소배출량이 적어 에너지 전환기 저공해 연료로서 지속적인 수요 증가로 이어지고 있습니다. 천연가스 연소시 발생하는 이산화탄소량은 석탄의 절반 정도입니다. 
• 신재생 에너지로의 전환은 지속적인 기술개발 및 투자가 필요하여 시간이 많이 소요되기 때문입니다. 천연가스는 기존의 인프라 확장을 통해 석탄 수요등을 대체할 수 있습니다.  

천연 가스(Natural Gas)란? 

 

유기물이 퇴적되어 싸여 지하로 깊숙히 내려가게 되면 고온과 고압으로 인해 퇴적된 유기물이 분해되고 탄화수소화 되며 배사구조 딱딱한 암반에 갇히게 되면 기름과 물 위에 고여 발견됩니다. 

불과 10여년 전만 해도 석유를 개발하며 나오는 가스는 부산물로 여겨져 운송 인프라가 갖춰지지 않은 서아프리카의 유전에서는 대부분 태워지기도 하였습니다. 

 

액화 천연 가스(LNG, Liquefied  Natural Gas) 

 

가스유정(Gas Well)에서 추출된 천연가스는 전처리 과정을 거쳐 황, 물, CO2 등의 불순물들을 제거한 후 파이프 라인을 통해 수요처까지 이동하게 됩니다. 하지만 석유와 마찬가지로 천연가스도 주요 생산지와 소비지가 멀리 떨어져 있고 이송을 위한 파이프 라인이 구축되지 않은 곳에서는 다른 방법을 찾아야 했습니다. 여기에 석유 생산하며 나온 부산물인 가스를 팔고 싶은 유수의 오일 회사 (Oil Company)와 석유보다 상대적으로 저렴한 에너지인 가스를 수입하고자 했던 에너지 수입국간의 이해관계가 맞아 떨어지며 가스를 액체 형태로 만들어 배로 운송하는 방법을 고안하게 됩니다. 

 

액화천연가스는 LNG Plant 에서 전처리된 가스를 끓는점인 영하 -163℃ 까지 내려 액화시키게 됩니다. 가스가 액화되며 부피는 1/600 로 줄게 되어 배로 저장과 운송이 용이하게 됩니다. 

 

액화 과정(Liquefaction process) 

 

냉장고의 원리와 유사하다. 다만 극저온을 다루기에 냉장고는 R600, R134 (예전 널리 쓰이던 프레온 가스는 오존 파괴 물질로 사용 규제), 이산화 탄소 등을 냉매로 쓰는 반면 천연가스 액화용 냉매는 질소(N2), 메탄(CH4) 혹은 효율을 높이기 위한 혼합냉매를 쓰게 되며, 막대한 열교환을 이뤄내기 위해 대형 열교환기가 사용되게 됩니다. 

LNG 밸류체인 (Value Chain)

LNG 밸류체인은 액화된 형태로 천연가스를 생산, 운송, 유통하는 과정을 말하며, 크게 업스트림(upstream), 미드스트림(midstream), 다운스트림(downstream1)의 3단계로 구분됩니다.

업스트림 단계는 천연가스의 탐사 및 생산을 포함하고, 미드스트림 단계는 플랜트에서의 천연가스의 액화, LNG 운반선을 통한 운반 및 LNG 터미널에서의 저장을 포함하고, 다운스트림 단계에서는 터미널의 저장탱크의 LNG를 재기화 하고 최종 소비자에 공급하는 과정을 포함한다. 

 

FLNG

전통적으로 가스전에서 추출된 천연가스는 파이프라인을 통해 해안가로 이송되어 여기에 설치된 LNG 플랜트에서 액화되어 육상 저장탱크에 저장되어오다 운송을 위해 접안한 LNG 선에 선적하여 운송하였으나, 최근 육상 LNG  플랜트 건설 비용의 증가 및 정치 등의 문제로 육상에 플랜트 건설이 어려운 경우 해상 생산시설인 FLNG 를 이용하여 가스전 근처에서 직접 생산, 액화, 저장, 선적을 진행하고 있습니다. 

 

셰일가스(Shale Gas)의 등장

2010년대 유가 상승에 따라 셰일가스의 경제성 급격이 상승하고 이렇게 미국에서 생산되는 막대한 양의 Gas는 북미를 넘어 아시아, 유럽의로의 수출이 필요하게 되었다.  

셰일가스 

셰일가스는 지하 점토층 암반에 갖혀 있는 가스를 암반을 파쇄하는 등의 균열을 만들어 추출하게 되는 천연가스의 한 형태이다.
셰일가스는 2000년대 초반 미국에서 상업생산이 시작되었으며 이는 지하로부터 셰일가스를 추출하는 기술이 발전하게 됨에 따라 가능해 진 것이다. 텍사스와 루이지애나 지역에서 Barnett Shale에서의 성공적인 개발로 시작된 가스 생산은 점차 다른 지역으로 확대 되었다. 

셰일 가스는 지반에 균열을 내고 지하로부터 추출하게 되는데, 가스 생산을 위해 수평 방향으로 고압의 물을 밀어넣어 수압으로 암반을 깨는 수압파쇄공법(Hydrofracturing) 및 수평 방향으로 시추공으로 구멍을 내어 파쇄하는 수평시추공법(Horizontgal Drilling) 등의 방법이 개발되었다. 이러한 개발법은 지하수의 오염에 따른 환경문제를 유발하였고, 인위적인 지반 균열로 인해 지진을 발생시켰다는 심각한 문제점을 노출하기도 하였다. 

 

러시아-사우디아라비아 유가 전쟁 

표면적으로는 러시아-사우디아라비아간 석유 생산량 감산 합의 실패에 따른 가격 전쟁이나 배후엔 미국 셰일가스의 급부상에 위기를 느낀 사우디의 미국 견제 목적이었다 하고 실제 이로 인해 미국 셰일가스 업자들에 충격을 가하게 되었다. 

 

코로나 19와 각국의 봉쇄정책 

러시아-사우디아라비아의 유가 전쟁으로 타격을 입은 미국의 셰일가스 업계는 코로나19 확산과 각국 정부의 봉쇄정책으로 원유와 천연가스 가격이 추가 하락하며 채산을 맞추지 못해 파산 등 생산을 줄여야 하는 입장이었다. 

 

러시아-우크라이나 전쟁 

러시아의 우크라이나 침공 이후 국제 에너지 가격이 치솟으며 2차 셰일가스 붐을 맞이하고 있다. 

과거 셰일가스 붐때는 생산량이 지나치게 증가하며 에너지 가격 하락을 유발하였으나 현재는 러시아의 가스 공급이 막히며 에너지난에 처한 유럽의로의 수출을 통해 안정적인 수요를 확보해 나가고 있다. 

 

새옹지마

러시아-우크라이나 전쟁으로 인해 서방은 러시아에 대한 경제재재를 진행하게 되고 이러한 경제 재재의 여파로 한국의 조선소들은 러시아와 기 계약되어 건조하던 극지형 LNG선들의 취소 및 축소로 인한 손실을 떠 안게 된다. 

반면, 러시아-유럽 간 가스 파이프라인은 막히고 부족한 가스 공급을 위해 유럽은 LNG를 수입하게 되며 한국의 조선소들은 LNG선 특수를 맞게 되고 선가도 지속적을 상승하게 된다. (2억불에서 2.5억불 이상으로 최근 2년새 25% 이상 상승)

또한, 러시아산 가스를 대체하려 미국산 가스의 수출을 위해 미국 GOM 및 북미 서안의 파이프라인 가스를 액화시키려 다수의 FLNG 개발 Project들이 가시권에 들어오고 있다. 

 

결국,

신재생에너지로의 전환까지 화석연료를 짜내어 팔아댈 것이며, 2022년부터 2050년까지 미국의 천연가스 생산량은 15%, 액화천연가스(LNG) 수출은 152% 증가할 것으로 예상되니, 승자는 언제나 처럼 미국이다.