공부하고 정리하고

오늘은 LNG에 대한 포스팅에 바로 이어 셰일 가스에 대해서 소개하고자 합니다. 셰일가스도 LNG의 일종인데 전통적인 가스가 아닌 비전통적인 가스입니다. 분포나 생성 방식이 기존의 천연가스와 차이가 있어 추출방식이 기존의 방식과 다릅니다. 조금 더 자세히 알아보겠습니다.

셰일가스란?

기존의 천연가스와 성질은 거의 비슷하지만 채굴 방식의 차이가 있습니다. 기존의 천연가스는 수직으로 내려가서 추출해내는 반면 셰일 가스는 수평으로 퇴적하여 생긴 퇴적암층에 탄화물이 많이 함유된 셰일에서 석유나 천연가스가 발생하는데 여기서 추출한 것을 석유면 셰일 오일 만약 가스라면 셰일 가스라고 합니다.

그렇다면!!!

수평으로 넓게 퍼져있는 이 석유와 가스들을 여러분들은 쉽게 얻을 수 있을까요?
이 방법은 쉽지 않습니다. 기술이 어렵기도 하고 비용도 많이 들기 때문이죠.
어쨌든 방식은 이러합니다.

사용하는 기술은 수평 시추기법과 수압파쇄기법입니다.
수평 시추기법은 수직방향에서 떨어진 목표지점(가스 퇴적층)에 도달하기 위해 미리 계산된 방향, 각도의 경로로 시추하는 기술입니다. 이 기술로 가스층과 접촉면을 넓혀 가스를 회수하는 효율을 향상시킵니다.
수압파쇄기법은 시추관에 구멍을 두고 높은 수압의 물, 모래, 화학물질을 혼합한 유체를 주위 암석에 분사하면 파쇄가 일어나 생긴 틈 사이로 가스를 추출하는 방법입니다.
이 두 기술을 사용하여 시추하는데 과정은
우선 시추관을 수직 방향으로 뚫어 내려갑니다. 적절히 내려가면 시추한 구멍에 캐이스를 쒸웁니다. 그리고 수평 시추기법을 사용해 각도를 변경해가며 시추를 합니다. 그리고 또 캐이스를 거기에 맞쳐 쒸웁니다. 그리고 수압파쇄기법으로 시추를 해내게 됩니다.

이 셰일가스는 전 세계가 60년간 사용할 수 있는 규모로 현재 중국에 매장량이 가장 많지만, 기술적인 문제로 미국이 가장 많이 생산해내고 있습니다. 제가 예전에 듣기로는 미국이 셰일 가스 생산량이 급격히 늘자 LNG 수입국에서 수출국으로 바뀌게 되었고 중동과도 경쟁을 하게 되었다고 합니다. 그러면서 신재생에너지에 대한 투자가 그 전에 비해 줄었다는 이야기를 보았던 기억이 나네요.

이러하듯 에너지는 나라의 경제력과 힘을 좌지우지 합니다. 그런면에서 대부분의 에너지를 해외의존하는 우리나라는 현재 LNG 수입량이 세계2위로 1위인 일본다음으로 많습니다. 북한으로 육로와 단절되고 3면이 바다인 우리는 PNG도 사용이 힘듭니다. 에너지 경쟁력을 갖추어야 할 필요가 있는 것이지요. 석탄도 없애고 원자력도 줄인다면 답은 LNG뿐입니다.
그런 면에서 LNG의 매장량이 셰일가스를 통해 늘어나면서 추가된 점은 우리에게는 좋은 소식입니다. 그래서 이 셰일가스에 대한 경쟁력을 갖추어야 합니다. 

그런 점에서 현재 국내에서는 국내 첫 셰일 가스를 사용한 큰규모의 파주 열병합발전소도 있고 SK에서는 셰일 가스에 대한 경쟁력을 갖추기 위해 많은 투자를 하고 있다고 합니다.

-이미지 출처-

1. https://allpetro.ru/iz-png-budut-delat-sinteticheskuyu-neft/
2. http://dongascience.donga.com/special.php?idx=679
3. http://drillingknowledge.blogspot.kr/2017/06/what-is-shale-gas.html
4. http://investor-js.blogspot.kr/2012/12/shale-gas.html
5. http://stock.hankyung.com/news/app/newsview.php?aid=2014111478851
6. http://www.yonhapnews.co.kr/bulletin/2017/06/29/0200000000AKR20170629051300003.HTML

안녕하세요!!
@chosungyun입니다. 오늘은 누구나 사용하고 누구나 알고 있을 것 같은 LNG에 대해서 알아보겠습니다.

LNG?

LNG란 Liquefied Natural Gas로 액화된 천연가스를 말합니다. 주성분은 메탄으로 70~90%를 이루게 됩니다. 이때 천연가스는 기체이기 때문에 부피가 큰 것을 수송과 저장이 용이하게 하기 위해서 -162도로 냉각하여 부피를 600분에 1로 줄여 액체로 만든 상태를 말합니다. 여기에는 전통가스와 비전통가스가 있는데 이번에는 전통가스만 다루고 비전통가스는 따로 이야기하도록 하겠습니다.

다른 가스들

LNG 말고 들어본 여러 가스들이 있지 않나요? 아마도 PNG, CNP, LPG 등이 있을 겁니다.
PNG는 액화시키지 않고 파이프라인을 통해 공급되는 천연가스를 말합니다.
CNG는 운반해온 LNG를 상온에서 기화시키고 200기압 이상으로 압축시키게 됩니다. 그렇게 되면 LNG보다 3배 정도의 부피가 큰 가스가 됩니다. LNG는 초저온을 유지해주어야 되는 반면 CNG는 그런 장비는 필요 없기 때문에 차량용으로 적합합니다.

LPG는 원유 채취 시나 정제 시에 나오는 탄화수소가스를 6~7기압으로 압축시켜 액화시킨 것을 말합니다. 부피는 250분에 1로 줄어들며 프로판과 부탄으로 나누어집니다. 즉, 메탄이 주성분인 LNG와는 다른 점이 있는 것이지요.

이렇게 기본적인 내용을 알아보았습니다. 그럼 LNG가 어떻게 우리의 삶에 쓰이게 되는지 과정을 살펴보겠습니다.

Upstream

Upstream은 탐사부터 개발 생산단계를 말합니다. 이때는 막대한 투자금을 사용하는 자원개발 사업이 탐사했을 때 실제 상업생산까지 성공하지 못할 확률도 있어 자본금이 풍부한 에너지기업이 참여하는 영역입니다.
천연가스는 보통 석유와 함께 수심 200m 미만의 얕고 완만한 해저지형인 대륙붕에 서 많이 발견되므로 이런 지대를 위주로 지질학자, 자원공학자들이 탐사를 하여 부존 가능성을 확인합니다. 그다음 시험 시추를 하여 실제 부존을 확인하고 물리검층 법을 사용하여 유전의 규모와 구조를 확인합니다. 여기서 물리검층 법은 전기, 초음파, 방사선 등을 이용하여 확인합니다. 즉, 제가 소개하고 있는 RI의 이용의 한 분야가 되기도 합니다.^^
이렇게 확인을 하고 유전을 평가하여 경제적으로 가치가 있다면 시추를 하게 됩니다.
시추하여 나온 천연가스를 우선 불순물을 걸러내는 정제를 하고 LNG로 만들게 됩니다.
여기까지의 가정이 Upstream 과정이라고 합니다.

Midstream

Midstream은 수송 및 저장단계를 말합니다. 수송은 완전한 단열과 저온, 누설방지 등의 특수설비를 갖춘 특수선박을 이용하게 됩니다. 또한 저장도 특수시설을 갖춘 시설에 저장을 하여 필요할 때 꺼내쓸 수 있도록 설비를 갖춥니다.

Downstream

Downstream은 사용단계라고 보시면 됩니다. 주 사용 원은 도시가스와 발전입니다. 도시가스=천연가스는 아닙니다. 하지만 도시가스로 사용되는 가스 중 95% 이상이 천연가스이기 때문에 도시가스로 주로 사용된다고 생각하시면 됩니다. 그리고 사용되는 분야는 발전 분야입니다. 얼마 전에 탈원전으로 떠들썩 할 때도 이 LNG를 이용한 열 복합발전에 대한 언급이 많이 나왔었습니다. 이 열 복합 발전은 LNG를 연소하여 가스터빈을 돌리고 나온 폐열로 증기를 끓여 증기터빈을 또 돌리고 또한 나오는 열을 주변 지역난방에 사용하는 효율이 높은 발전입니다. 이 발전에 대해서는 좀 더 상세히 나중에 설명하도록 하겠습니다.

LNG는 석유에 비해서 공해물질을 덜 방출하는 친환경적인 열원입니다. 다만, 초기 탐사비용부터 시추, 수송 등 초기 비용이 높은 관계로 발전단가로 보았을 때 기존의 석탄, 원자력보다 훨씬 비싼 단가를 가집니다. 하지만 결국 탈원전을 한다면 무조건 사용해야 하는 LNG입니다.

-이미지 출처-

1. https://www.linkedin.com/pulse/story-lng-south-pars-gas-field-development-pasha-pouryousefi
2. http://miracleon58st.tistory.com/m/638
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Liquefied_petroleum_gas
4. http://www.petrolmalaysia.com/2016/09/upstream-midstream-downstream.html
5. http://worldmaritimenews.com/archives/
6. http://www.wjgarosu.com/sisagw/index.php?idx=6920&board_idx=785&page=7
7. http://elctricpower.tistory.com/category/