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1 보고서 셰일혁명이우리산업계에미칠 영향과정책대응과제연구

2 - 목차 - 제 1 장세계에너지수급현황및전망 1.1. 세계에너지수급현황및전망 제 2 장비전통에너지이슈 2.1. 비전통에너지개요 비전통석유 비전통가스 2.2. 미국셰일혁명 미국셰일가스현황및전망 미국셰일가스로인한산업변화 미국셰일혁명으로인한에너지원변화및수출영향 2.3. 세계셰일가스현황및전망 중국 폴란드 기타 제 3 장에너지정책 제 4 장대응과제 4.1 국제생산기지재편에대비 4.2 산업경쟁력제고노력 4.3 가스시장경쟁체제도입 4.4 채굴기술확보 참고문헌 - 1 -

3 제 1 장세계에너지수급현황 1.1 세계에너지수급현황및전망 전세계는에너지원별중석유, 석탄, 천연가스의비중이 80% 을차지하는에너지소비패턴을보여왔고 IEA(2012) 는 2010년부터 2020년까지세계에너지수요성장율을연평균 1.5% 로전망하고있음. 에너지소비중화석연료중심의수요 에너지원별중화석연료의비중이 80% 이상을차지하고있고, 앞으로도에너지원별소비중에서절대적인비중을차지할것으로전망됨. IEA(2012) 에따르면 2010년화석연료의비중이 81.1% 2015년에는 80.7%, 2020년에는 79.1% 를유지할것이라고전망함. 특히, 석유의비중이 2010년 32% 를차지하였으나, 2020년에는 27.4% 를차지할것으로전망하고석유를신재생에너지및천연가스가대체할것이라고예상. ᄋ 에너지수요증가는신흥국중심인구증가, 도시화, 산업화에기인한중국, 인도, 브라질등의신흥국의에너지소비가급등하였고향후에너지소비성장세를유지될것임. IEA(2012) 에따르면 Non-OECD 국가의 2011년부터 2020년까지연평균에너지소비증가율을 2.9% 로세계에너지수요 1.9% 를상회하고이는동기간 OECD 에너지수요연평균증가율 0.4% 를크게상회함. 향후 OECD 국가들은에너지수요의안정기로접어들것으로전망. 특히세계에너지소비의 Blackhole로불리는중국은 1970년세계에너지의 1% 를소비하였으나, 2000년 6%(224 백만Toe), 2011년 11%(462 백만 Toe) 를소비하였음. ᄋ 에너지피크문제 유한한화석연료소비중심의패턴은에너지특히, 화석연료의고갈 문제를야기하여주요화석연료의사용연한은약 40~190 년으로추정하 - 1 -

4 고있으나, 석유의경우향후 13~25 년내에 Peak Oil* 의도래를우려하 고있음. * Peak Oil: 석유생산량이기하급수적으로확대되었다가특정시점을정점으로급 격히줄어드는현상또는시기 [ 표 ] 화석연료별사용가능기간 ( 추정치 ) 연간사용량 (2011) 잔여부존량 사용가능기간 석유 321억 bbl 10,510억bbl 40~60년 석탄 77억톤 9,070억톤 160~190년 천연가스 3.2조 m 3 180조m 3 60~90년 [ 출처 ] BP(2012), EIA(2012) ᄋ 에너지유한성으로인한문제에너지의유한성으로인한문제는 1970년대부터 1980년후반까지오일쇼크, 이란-이라크전쟁등의 event들을거쳐 2000년대신고유가시대의정착기를맞이하게되었음. [ 그림 ] 미국에너지가격추이및세계에너지 Event [ 출처 ] EIA(2012), 포스리 (2013) ᄋ 석유 전통석유는 API 비중 34 도이상의경질유, 30~33 도의중질유 ( 中質油 ), 30 도이하의중질유 ( 重質油 ) 로나뉘는데, 유가는수요공급여건, - 2 -

지정학적요인그리고투기자본에의해결정됨. 앞서언급했듯이신흥개도국의수요증가와 OPEC 감산등의석유부족이 tight한수급을결정짓고, 이란핵문제, 동유럽가스공급중단, 나이지리아등의공급차질로인한지정학적수급불안문제를안고있으며, 투기자금의유입으로인한가격의불안정을내재하고있음.

5 지정학적요인그리고투기자본에의해결정됨. 앞서언급했듯이신흥개도국의수요증가와 OPEC 감산등의석유부족이 tight한수급을결정짓고, 이란핵문제, 동유럽가스공급중단, 나이지리아등의공급차질로인한지정학적수급불안문제를안고있으며, 투기자금의유입으로인한가격의불안정을내재하고있음. 1980년대배럴당평균 87 달러이던유가는 2008년 7월 145달러를최고점으로하여 2013년 4 월현재 100 달러대의고유가를유지하고있음 ᄋ 석탄석탄은탄소, 열량등의에너지관점및수분함량에따라고급탄및저급탄으로구별되는데고급탄은역청탄및무연탄저급탄은갈탄, 아역청탄으로구별되고, 갈탄, 아역청탄, 역청찬을유연탄으로분류하기도한다. 또한활용처에따라 Thermal Coal 및 Metallurgical로구변하기도한다. EIA의자료에의하면석탄소비는 2010년부터 2030년까지연평균소비증가율이 1.3% 로꾸준한소비증가세를나타날것으로전망함. 이는풍부한부존량과넗은분포, 저렴한가격, 중국, 인도등신흥개도국의수요증가, 전력, 철강등에너지특히, 석탄다소비업종의대체제부족에기인한것으로분석됨. 석탄의가격은 2000년중반이후급등세를보이나향후석유, 천연가스대비상승세가둔화될것으로보고있음. 이는부존량이풍부하고지역적편중이적어독점적시장체제구축이어렵기때문임. [ 그림 ] 석탄의종류 - 3 -

6 ᄋ 천연가스 천연가스는활용에따라 LPG(Liquefied Petroleum Gas), PNG(Pipelined Natural Gas), CNG(Compressed Natral Gas) 등으로구분. BP에따르면 2012년세계천연가스소비량은 115Tcf* 로 2000년대비 67% 증가한수치임. 이같은천연가스의소비급등세는이산화탄소배출이적은친환경성 **, 생산증가로인한가스비중확대및에너지안보차원에서각광을받고있음. * Tcf(Trillion Cubic Feet): 조평방피트 1Tcf는약 0.2억톤 ** 탄소배출계수 ( 탄소톤 / 석유환산톤 ): 석탄 (1.1), 석유 (0.829), 천연가스 (0.637) 2010년부터 2016년까지 IEA(2012) 는가스의연평균성장률은 2.4% 로세계에너지수요를연평균 2.1% 를상회하며북미, 동유럽등의 OECD 국가에서도지속적인수요증가를전망되며, 주로 20~30년의장기계약에의해시장거래가이루어짐. 중국은제12차 5개년계획에서에너지수요증가와기후변화대응을위해가스의비중을 3.8% 에서 8% 로확대추진할것임. 독일, 이탈리아등에서는석탄발전이가스발전및복합발전으로대체를추진하고있으면특히독일의경우, 원전폐쇄결정에따라가스수요증가가예상되고있음. 일본은후쿠시마원전사태이후대체발전원으로천연가스소비를확대하고있음. [ 그림 ] 세계석탄가격변동추이 [ 출처 ] WB(2012), 포스리 (2013) - 4 -

7 제 2 장비전통에너지이슈 2.1 비전통에너지개요 1장에서본것처럼석유, 석탄, 천연가스등전통에너지의가격상승및수급불안으로인해그동안기술및가격면에서열위에있던비전통에너지가기술혁신과고유가로인해채산성및생산성을확보하면서주목을받기시작함. 전통에너지 (Conventional Energy Resources) 는자원고갈이진행중으로특정지역국한하여분포하고있고, 개발및생산에대규모투자필요하며, Major 업체들의시장점유로높은진입장벽존재하고탐사리스크크지만, 성공에대한수익성우수한반면비전통에너지 (Unconventional Energy Resources) 는부존량풍부하고, 세계각지에분포하며, 소규모 ~ 대규모다양한방식으로개발가능하여시장형성초기단계로신규기업진입용이하나탐사리스크낮으나, 부존형태와부존량에따라경제성확보리스크 ( 적합기술적용필요 ) 가존재함. 비전통에너지는크게비전통석유와비전통가스로구분됨. 비전통석유는오일샌드 (Oil Sand), 오일셰일 (Oil Shale), 초중질유 (EHO; Extra Heavy Oil) 로구분되고 CTL(Coal To Liquid), GTL(Gas To Liquid) 는제외함. 비전통가스는셰일가스 (Shale Gas), 치밀가스 (Tight Gas), 가스하이드레이트 (Gas Hydrate) 고구분됨 비전통석유 오일샌드 (Oil Sand) 퇴적암에중질의고점도및고유황탄화수소인역청 (Bitumen) 이함유되어있는모래형태 ( 일명 Tar Sand) 로 API 비중 (gravity): 7º~12º, 점도 (Viscosity; 단위 cp*) μ**>10,000의 Bitumen 10~12% 모레점토 ( 퇴적물 ) 75~80%, 물 3~5% 로구성되어있고, 약 2톤의오일샌드에서 1 배 - 5 -

8 럴의원유가생산가능함 * cp: 센티포아즈, P( 포아즈 =g/cm*s)/100 ** μ( 점성계수 ) = Kg/m*s = Pa*s ( 유체점성력 F(N) = μ*a(m 2 )*(du/dy)((m/s)/m) 점성이매우강한초중질유분인비투멘 (Bitumen) 이모래, 물등의불순물과혼합되어있는자원으로 1973년제1차오일쇼크후석유대체연료로주목을받았으나, 경제성이낮아개발이지연되다가, 최근에기술혁신으로인한채산성확보로본격적인개발됨. 캐나다는 1964년샌드사의 4.5만bpd 원유추출생산시설건설을시초로 1967년상업생산에성공하여지금까지민간주도의오일샌드사업이추진중임 전세계적으로약 2.5조Barrel의 Bitumen 부존하고있으나, 부존량대부분이캐나다에주로분포 ( 캐나다 : 71%, 카자흐스탄 17%, 러시아 : 11.5%) 캐나다 Alberta주는세계확인매장량의 71% 인 1.7조Barrel 부존하고원시매장량 2.33조 Barrel 추정 하루 Oil 소비량 : 세계 (8,740 만 Barrel), 한국 (218 만 Barrel) 오일샌드최종생산물 : 역청을희석한중질원유로만드는 Bitumen Blend 와역청을개질한합성원유로서경질유와유사한 SCO (Synthetic Crude Oil: 합성원유 ) 임 오일샌드사업은 30년이상의장기투자프로젝트로주요경비 ( 스팀생산, 개질등 ), 광산운영규모, 자본지출등고려해야되는사업임. 캐나다석유생산자협회 (CAPP) 에따르면, 오일샌드에포함된역청과경질원유의가격비를 55% 로가정할때, Barrel 당국제유가 (WTI 기준 ) 가 50$ 수준이면경제성이있는것으로평가하고있으나, 환경비용은포함하지않는경우임. 그럼으로오일샌드의경제성은 WTI 기준 40~60$/bbl 때확보되고환경비용을포함하는경우 WTI 기준 60~80$/bbl 때경제성확보예상. 캐나다는원유생산의 50% 이상을오일샌드로부터하고수익확보를위해아시아수출인프라건설중임 캐나다는오일샌드로인해 원유매장량세계 2 위, Alberta 주 Alberta 에너지자원보존위원회는오일샌드생산을위해 691 개가스 - 6 -

9 정폐쇄결정하는등정부차원의적극적지원. 최근타이트오일, 파이프라인건설연기등으로인해주요수출국을미국에서아시아로방향전환움직임. 또한, 캐나다주요 12개 Oil Sand 생산업체들은생산관련된폐기물, 수자원, 토양오염및온실가스배출등환경문제대처를위해 캐나다오일샌드혁신연합 (COSIA: Canada s Oil Sands Innovation Alliance) 설립협정에서명하여 COSIA 출범 ( ) 미국환경보호론자들은오일샌드를 Dirty Oil( 더러운기름 ) 으로취 급하여미국진출을저지 오일셰일 (Oil Shale) 진흙이쌓인뒤굳은혈암층에존재하는유기화합물 (Kerogen) 에열을가하면오일로변환되는자원으로고체유기화합물 ( 원유물질 ) 인 Kerogen 20~40% 함유하고 API 비중 7º~20º, 저류층 100~10,000cP 사이인이질퇴적암으로서, 흑색또는흑갈색임 ( 유혈망또는함유혈암으로불리기도함 ) 1838년프랑스에서최초로상업적인개발시작하여호주, 브라질, 뉴질랜드, 스위스, 스웨덴, 스페인, 남아공등지에서개발추진중이나, 현재중국과에스토니아에서만개발추진했으나, 상업생산시도기술및경제성부족으로실패. 경제성미확보 ( 기술부재, 고비용의개발비등 ), 환경문제 ( 온실가스, 환경유해물질, 잔류물등 ), 물확보등의문제로대규모상업적인개발생산은이루어지지않음 미국, 호주, 브라질, 우크라이나등 37개국분포, 부존량은 2.8조 Barrel로추정 ( 미국 : 74%, 러시아 : 9%, 콩고 : 3.5%, 브라질 3%) ( 출처 : USGS(2007)). 특히, 미국콜로라도그린리버층원시매장량 1.2조 ~ 1.8 조 Barrel 추정 ( 가채매장량 8천억 Barrel 추산 ) 평균개발비용은환경비용을감안할때유가 (WTI 기준 ) 가적어도 - 7 -

10 100$/bbl 이면경제성이확보된다고알려져있음 ( 시추봉에 350~450, 3~4 년가열하여 Kerogen 열분해 ) 캐나다개발회사 (Suncor) 와 Gladstone의 Stuart 지층에서 85만Barrel 생산 (2003~2005년) 하는한편국제환경단체인그린피스 (Green Peace) 의환경문제제기로생산중단상태임. 1970년대오일쇼크로 Oil Major의오일셰일프로젝트지분매입, R&D 등추진하다대부분포기하고 Unocal에서만 1980~1991년에 450만Barrel 생산하였으나, 현재상업적생산은거의없음. 이스라엘의 Oil Shale 잠재매장량 (2.5천억bbl) 은사우디아라비아석유총매장량 (2.6천억bbl) 과비슷한수준이나, 기술적문제 ( 가열을위한전력문제, 낮은회수율등 ) 로인해상업생산은늦어질전망. 일반적으로생산기술부족과에너지다소비로개발및생산에시일소요전망 초중질유 (EHO; Extra Havy Oil) 비중이크고점도가높아저류층내에서유동성을갖지못하는비전통석유를중질원유라고하며, 그중에서일정 API gravity 7.5º~9.5º, 저류층내점도 100~10,000인원유를초중질원유 (Extra Heavy Oil) 라고하고탄소대수소비가낮고탄소잔유물 (Carbon Residue) 및아스팔트의함량이높으나, 중금속, 황 (3.5~4%), 질소특히, 바나듐 (400~500ppm) 의함량이높아, 탈황및중금속처리시설이필요함 1935년부터채굴되기시작했지만채굴, 운반및사용의어려움과경제성이낮아많이활용되지못하다가 1984년, BP와 PDVSA( 베네수엘라국영석유회사 ) 가 오리멀전 400 을개발하면서부가가치를높여판매시작하였는데양사는 1989년 BITOR사를설립하여중국, 이탈리아, 일본등지에공급. 베네수엘라 84년상업생산성공하여 2010년기준 57 만bpd 생산. 비중이크고점도가높은중질원유의일종으로바나듐등중금 속, 황함량이높은특징이있는자원인오리멀젼은 Orinoco Belt 와 - 8 -

11 Emulsion( 유화액 ) 의합성어로 Orinoco belt에서생산되는 extra heavy oil를계면활성제를사용하여물과혼탁시킨것이며역청을개질한합성원유로서경질유와유사한 SCO (Synthetic Crude Oil: 합성원유 ) 도생산. 전세계적으로약 2.3 조 Barrel 이매장된것으로확인되는데베네수엘 라 Orinoco 강변에세계매장량의 90% 인 2.2 조 Barrel 추정 ( 베네수엘 라 90% 이상, 중국, 이태리등 1% 미만 ) 유가 (WTI기준) 가 40~60$/bbl 경제성이확보되고탈황등환경비용포함시에는 70~90$/bbl 수준에서경제성확보 (Orinoco Belt). 초중질유의생산비용은천연역청과비교하여절반수준으로즉, 오리멀젼의낮은열량 (7,050Kcal/Kg; 중유의약 70% 수준 ) 에도가격이중유의절반수준이어서현재로써충분한경제성확보 ( 캐나다 Oil Sand가 WTI 50$ 일때 16~27% 수익률 ) 되었으나, 운송과정에서상온노출시점성을낮추기위한가열또는희석제첨가로인해공급비용이높고, 탈황및중금속처리시설등환경비용이높아전체비용이높음 비전통가스 셰일가스 (Shale Gas) 세밀한진흙이수평으로퇴적된후탈수돼굳은암석인혈암층에함유된천연가스로퇴적면을따라얇고넓게분포하고균열이쉬운특성때문에수평정시추를통한수압파쇄기법으로생산. 성분은메탄 70~80% 에탄 5% 콘덴세이트 ( 또는 NGL) 5~25% 구성되어있고, 셰일가스정제과정에서부산물로프로판 (propane), 부탄 (butane), 펜탄 (pentane), 헥산 (texane), 헵산 (heptane) 등 NGL(natural gas liquid) 생성 천연가스는부탄, 프로판, 에탄및천연가솔린 (natural gasoline) 형태로생산되어미국셰일가스생산은 LPG 생산증가로연결 - 9 -

12 1800 년대부터 Shale Gas 개발이이루어졌으나생산성이낮아 1990 년 대부터미국 Barnett 지구에서중소규모독립에너지기업을중심으로개 발 년대수평정시추및수압파쇄기법을통해미국본격생산 전세계적으로분포되어있고특히, 중국, 북미, 남미에집중적으로분포되어원시매장량이 456조m 3 으로추정 ( 미국에약 13% 인 59조m3분포추정 ). 현재미국에서 Shale Gas를상용화하여생산및소비하고있고, 중국, 캐나다, 멕시코에서도일부상용화 치밀가스 (Tight Gas) 경질암반층인사암층에함유된천연가스로물-가스경계면을찾을수없어연속면가스 (Continuous Gas) 로탄산염퇴적층에서발견되고생성된가스가근원암에서저류암 ( 치밀한사암내지탄산염암 ) 으로 1차이동했으나, 일반저류암 ( 공극 20~30%) 보다공극이매우작고 (10% 미만 ), 투수율이낮아 2차이동을못한채근원암에근접해광범위하게분포. 즉, 모래가퇴적된사암층에함유된천연가스로투수율높아회수율높은수준임. 사암의공극률과투수율이혈암에비해상대적높아시추를통한일정규모이상천연가스포집가능 미국, 캐나다, 호주, 아르헨티나, 베네수엘라, 이집트, 알제리, 중국등전세계적으로고르게분포되어있으나, 그중북미와남미에 36% 매장되어있고, 미국과캐나다중심으로개발, 생산. 상업생산 1970년상업생산시도실패후환경문제등으로최근미국캐나다중심생산. 시장을주도하는미국에서약 40년전부터개발하여효율적인시추가능하고환경적영향을최소화하는데집중함. EIA(2011) 는 2009년미국전체천연가스생산의 25% 에서 2035년 22% 로전망. 원시매장량은약 1,200Tcf 이상으로이중생산되고있는양은미국총가스생산량의 28%, 비전통가스의 56% 를차지하고주요생산지역은 Rocky Mountain 등임. 캐나다에서는 Deep Basin 등에서연간 85~113Mcm/d 생산

13 석탄층가스 (CBM; CoalBed Methane) 석탄의미세공극표면에흡착되어있는메탄가스 (95% 이상함유 ) 를 의미하며, 일명탄층가스 (Coal Seam Gas) 로불리기도함. 전세계적으로약 9,051Tcf가매장되어있는데 ( 가채매장량 TRR; Technically Recoverable Resource) 구소련 (3,957Tcf), 미국및캐나다 (3,017Tcf), 중앙아시아및중국 (1,215Tcf) 등석탄생산국 / 매장국가에 ( 호주, 미국, 중국등 ) 주로분포 1977년미국은 Alabama주에서상업적생산, 이후호주 (1999, Queensland), 캐나다 (2000, Alberta) 가상업적생산에성공. 호주 2008 년 40억m 3 생산하였고, Queensland 중심으로 CBM사업진행 (Queensland 가스공급 30% 차지 ) 향후에는인구밀도높고전통가스생산감소되는 New South Wales로확대될전망 ( 호주 NG생산 40% 차지 ) 으로 CBM 개발로 2020년부터 CBM을액화하여수출할것으로전망. 캐나다는 2003년 Alberta주에서상업생산이래 2008년현재전체천연가스생산중 CBM이 2% 를차지하고향후 10년간서부캐나다를중심으로 CBM 생산이빠르게증가할것으로전망. 중국은 2010년 10 억 5천만 m 3 이용하였으나, 아직시험단계이나, 향후, 중국가스생산의 14~18% 비중까지끌어올릴계획으로본격추진중 CBM은 (1) 석탄채굴시발생한메탄가스를추출 ( 중국석탄층가스개발의대부분차지 ) 하거나, (2) 미개발석탄층에서석탄채굴이전에메탄가스추출 ( 미국, 호주, 캐나다등상업적대규모개발에성공 ). CBM 생산은채탄의안정성을유지하기위해탄광에서갱내가스를제거하는과정에서시작하고이를청정에너지로활용할수있어, (1) 석탄채굴시안전성향상, (2) 석탄광산에서대기로배출되는메탄양감소 (3) 개발이어려운심도의석탄층활용등추가이익발생전망. 석탄층 (Coal Seam) 의수압을낮추어공극표면에흡착된가스를이 탈시켜유체이동을유도하는방법으로생산하였으나, 기술발달로수

14 평정및수압파쇄기법등을 CBM 개발에적용. 또한최근 CO 2, CH 4, N 2 등가스를주입하여치환하는 ECBM(Enhanced CoalBed Methane) 생산기술개발중 ( 기존기술의활용이가능하며, 생산및운영비용이적게소요되는장점 ) CBM은 (1) 광범위한석탄층에분포되어, 이를생산하기위해많은수의생산정을뚫어야하여생산정개발로인한투자비용지속발생하고 (2) 미국초기 CBM 광구초기투자비용 (Finding Cost: 발굴비용 ) 이전통가스발굴비용에비해저렴한것으로분석 ( 출처 : SPE: Society of Petroleum Engineers) 되고, (3) 탐사단계비용은상당히저렴하나, 개발및생산단계에는미국의 90년대전통가스개발비용보다높은것으로분석 ( 출처 : Morgan Stanley) 가스하이드레이트 (Gas Hydrate) 영구동토나심해저의저온과고압 (0 26atm, 10 76atm) 상태에서천연가스가물과결합해생긴고체에너지원으로외견상 Dry Ice와유사하고, Gas Hydrate 1m 3 안에 170m 3 의가스를함유 전세계영구동토지역과심해저퇴적층에광범위하게분포하며시베리아, 알라스카등동토층과일본해역, 미국동부해저, 캐나다밴쿠버해저, 뉴질랜드심해저, 한국등 300m 이상의심해저에서부존확인되고, 특히, 대륙사면에 99% 이상존재 ( 약 100,000Tcf) 예상 1982년미국은 Gas Hydrate를위한국가 R&D 발족. 미국에너지청산하에너지기술연구원 (NETL; National Energy Technology Laboratory) 에서 R&D 주도. 우리나라는 2005년 Gas Hydrate 사업단을구성 ( 한국가스공사, 한국지질자원연구원, 한국석유공사등참여 ) 하여동해지역에약 6억톤의 Gas Hydrate 부존량추정하여 2015년상업화추진 [ 그림 ] 동해 Gas Hydrate 부존지

15 채굴이어렵고기술적한계로인해실질적인채굴이이루어지지않고있으며, 상업적성공을통한국제시장진출에는 15~20년소요될것으로전망으로상업적성공에는 2030년이후가능전망. 상업화성공시전세계에너지수요분최소 350년에서최대 3,500년공급추정 ( 미국 DOE 전망 ) 되고전세계약 10조톤잠재매장량추정 (LNG 환산톤기준 ) 퇴적층내고체상태인 Gas Hydrate를가스상태로변환시켜생산하는데 (1) Depressurization : 생산정의압력을낮추어변환 ( 해리 ) 유도 (Gas 흐름조절과상대적으로지속적생산이가능해가장선호 ), (2) Thermal Injection : 열또는증기주입을통한해리유도 ( 에너지다소비 ), (3) Inhibitor Injection : 메탄올 / 글리콜주입으로해리유도 ( 환경문제및대규모사업타당성부정적임, (4) CO2 치환법 : CO2주입을통해 Gas Hydrate 내메탄가스를치환해생산 환경비용, 인프라비용등제외한단순생산비는 4.2~8.2$/MMBtu 이나, 상업생산을위한기술부재즉, 해저대륙붕의지반침하등기술문제 와온실가스과다배출의문제상존

16 2.2 미국셰일혁명 미국셰일가스현황및전망 2000년대들어서셰일가스를개발하기위한기술이미국의중견자원기업에의해개발되고생산을가능케한기술은 (1) 수직으로굴삭한후셰일층에따라서수평으로채굴하는기술, (2) 수압으로암석을분쇄하고가스통로를만들고가스의통로가다시막히지않도록통로를지지할모래 ( 합성수지로코팅하기도함 ), 세라믹등의재료를삽입하는수압파쇄기술, (3) 지진파를이용해서지층의 3D 데이터를분석하여수압파쇄방향을조정하는등효과적인채굴방안을강구하는기술임. 수평채굴의경우 2007년기준으로 1,000~2,000m의수평구간에서수압을가할수있는장치가 4~8개정도설치되었지만 2010년에는 3,000m의구간에서 20개정도의장치를장착하여하나의채굴지역에서보다많은셰일가스를생산할수있게되었으며, 현재는 30개이상설치. 셰일가스의개발및생산기술은 Mitchell Energy and Development 사 (Devon Emergy가매수 합병 ) 가수압파쇄활용기술을확립하고 Devon Energy가수평채굴기술을도입하고 Chesapeake, Anadarko, XTO Energy 등기타중견개발업자가제조업체처럼현장노하우를연마해나가면서생산을확대시킨결과. 미국의지하자원은국가가아니라토지소유자에게귀속되기때문에중소형개발이활성화된측면도있음. 중견자원개발사업자가각토지소유자들에게토지를임차하고셰일가스를소규모로개발하는과정에서노하우가축적되고생산이확대. 엑슨모빌이 2010년에 410억달러라는막대한자금을투자하여 XTO Energy를매수한데이어 Chevron, Shell 등이중견개발사업자들이확보했던셰일가스광구를매입하고미쓰비시상사, 미쓰이물산, 스미토모상사등일본종합상사들도북미셰일가스프로젝트에잇따라진출하면서거대 LNG( 액화천연가스 ) 수출프로젝트를추진중임

셰일가스영향및전망 EIA(2012) 는 2010년부터 2030년까지미국총투자의대부분을차지하는 Upstream 투자비중중수압파쇄투자가약 40% 를차지하고연평균 6.4% 증가할것으로전망. 이로인해동기간동안셰일가스생산은연평균 5.5% 증가하고이는동기간미국천연가스연평균생산증가율 1.68% 를상회함.

17 셰일가스영향및전망 EIA(2012) 는 2010년부터 2030년까지미국총투자의대부분을차지하는 Upstream 투자비중중수압파쇄투자가약 40% 를차지하고연평균 6.4% 증가할것으로전망. 이로인해동기간동안셰일가스생산은연평균 5.5% 증가하고이는동기간미국천연가스연평균생산증가율 1.68% 를상회함. 또한동기간동안미국천연가스가격지표중하나인 Henry Hub의가격이약 2.78% 상승하나 (2035년 5.4 U$/MMBtu) 하나상대적으로저렴한가격을유지 ( 월아시아천연가스가격 18 U$/MMBtu). 매장량측면에서 EIA(2012) 는미국셰일가스매장량 23.4Tcm에서 13.64Tcm으로하향조정 이러한셰일가스혁명으로인한셰일가스생산증가로미국은 2010년러시아를제치고세계최대의가스생산국등극. 미국은에너지수입비율가스수입이 2010년 11% 에서 2035년에는 4.4% 순수출국으로전환될것으로전망되고셰일가스와함께개발되는타이트오일로인해석유의수입이 2010년 54% 에서 2035년 27% 로줄어들전망임 [ 그림 ] 미국에너지수입변화 [ 출처 ] IEA(2012), 한국은행 (2012), 포스리재구성 (2013)

18 2.2.2 미국셰일가스로인한산업변화 미국산업계에서는이러한저가의셰일가스기반으로기존의연원료 를대체하고있음. 발전의경우미국역사상처음으로 2012년 4월석탄발전과가스발전의발전량이동등한적이있고가스를이용한발전이석탄및원자력을대체하고있음. 미국은 2015년까지추가적인가스발전소를 258개건설할계획임. 석유화학분야에서가스기반에탄이원유기반납사대체하는데미국에틸렌가격이서부유럽비해 40% 저렴하기때문임. EIA(2012) 는 2017 년미국석유화학생산능력이 2010년대비 27% 상승할것이라고전망. 다우케미컬은 2017년가동목표로마셀러스 & 이글포드광구의셰일가스를이용한에틸렌공장에 40억달러를투자. 쉘오일은저렴한셰일가스생산지인마셀러스광구근처에석유정제공장설립계획. 철강분야에서는단위당 (Toe) 저렴한셰일가스를환원제로활용하여석탄를대체추진. 누코어는루지아나셰일가스광구근처에 DRI(Direct Reduction Iron) 설비에 7.5억달러투자. US Steel 0.1억달러셰일가스추출설비투자 미국셰일혁명으로인한수출영향 미국은셰일가스혁명으로빠르면 2015년늦어도 2020년경에는천연가스순수출국으로전환전망. 현재정부승인, EPC, 금융등사업및행정프로세스지연으로 14개신청사업계류중이고 Sabin Pass만승인됨 2013년 1월현재아시아현물가격이 $18/MMBtu로미국의아시아수출시대비용, 재처리비용등제외한가격인 $10.45/MMBtu의약 2배수준임

[ 표 ] 미국천연가스수출비용 [ 출처 ] Cheniere(2012) 미국정부는전통적전략물자인에너지수출부정적이고최근 LNG 수출터미널승인금지법안상정되었으며, 연방에너지규제위원회 (FERC) 에서액화설비승인지연되는등미국정부는국가에너지안보및수출로인한가스가격상승우려로승인지연.

19 [ 표 ] 미국천연가스수출비용 [ 출처 ] Cheniere(2012) 미국정부는전통적전략물자인에너지수출부정적이고최근 LNG 수출터미널승인금지법안상정되었으며, 연방에너지규제위원회 (FERC) 에서액화설비승인지연되는등미국정부는국가에너지안보및수출로인한가스가격상승우려로승인지연. 또한, 산업계에서는에너지다소비업체인가스사업자, 철강, 화학, 알루미늄기업들중심의 LNG 수출반대로비단체출범 ( 13.1월) 한반면미국석유협회등은 LNG 수출찬성하고있어저가의가스활용을하는산업계와수출관련업계간의논란이가중되고있음 만일미국이천연가스를수출한다면 EIA(2012) 는 2016년부터약 1.1Bcf/d 가스를수출하면서미국이주요 LNG 수출국으로순수출국전환전망하고, EIA는 2020년 ( 순수출국 ), 일본가스리뷰신문은아시아와 2015년부터수출할것으로전망. 미국에너지청은 LNG(Liquified Natural Gas; 액화천연가스 ) 수출초기단계에서의가스가격 (2010년불변 ) 은 Mcf당최대 0.33달러상승하고수출개시 5년이후가격상승폭 0.22~1.11달러이나, 이는미국내제조업계의수요와 LNG 수출터미널수에따라변경가능전망. Deloitte(2013) 는보고서는통해미국가스수출로미국내천연가스인상폭은미비한 0.15U$/MMBtu로전망. 수출로인해미국실질소득상승이전망되는가운데가스생산업자는이윤이증가하지만, 가스가격상승에따른전기요금과제품가격상승으로일반근로자본인부담증가

2.3 세계셰일가스현황및전망 셰일가스는고유가장기화및기술개발발전으로인해개발및생산 이확대되는기조로있으나, 국가의정책에따라다른확산양산을보 이고있음 [ 그림 ] 셰일가스개발을위한현황및정책 [ 출처 ] 각국에너지부처 (2013), 포스리 (2013) 2.3.1 중국 세계최대셰일가스가채매장국으로알려진중국은잠재자원량 134.42Tcm, 잠재매장량 25.

20 2.3 세계셰일가스현황및전망 셰일가스는고유가장기화및기술개발발전으로인해개발및생산 이확대되는기조로있으나, 국가의정책에따라다른확산양산을보 이고있음 [ 그림 ] 셰일가스개발을위한현황및정책 [ 출처 ] 각국에너지부처 (2013), 포스리 (2013) 중국 세계최대셰일가스가채매장국으로알려진중국은잠재자원량 Tcm, 잠재매장량 25.08Tcm 세일가스확인지역면적 88만km 2, 이지역자원량 93.01Tcm 확인매장량 15.95Tcm로중국은 2012년셰일가스를독립광물로지정 ( 중국 CBM, 타이트가스는전통가스로분류 ) 하고정부차원에서셰일가스개발에 128억위안 ( 약 2조 1천억원 ) 투자계획 ( 중국국토자원부 ). 또한중국국가발전개혁위원회 (NDRC) 는 2020년까지셰일가스생산 80Bcm 제시. Sinopec은쓰촨지역 Yuanba 21 파일롯성공으로셰일가스붐시작 ( 일일생산가능량약 1.Bcm). 그러나, exxonmobil은 (2011년셰일가스탐사개발협정 sinopec과 ) 셰일가스층구조가드릴공법으로시추가어려운고지질층 ( 폴란드등동유럽도같음 ) 이고깊은곳에매장수자원인프라전문인력부족. CNPC 산항경제기술연구소 (Research institute of economics and technology) 는중국이셰일가스를증산해도가스수급에는역부족할것으로전망

21 2.3.2 폴란드 폴란드는국영가스기업 PGNiG와 IOC 들이 Baltic 분지에있는셰일광구임차및개발하고있으나, 지질문제로 exxonmobil은철수. 폴란드국립연구기관인 polish geological institute는셰일가스개발에사용되는수압파쇄공법이안전하다는결과발표 (2012.3월) 하고수압파쇄시행지역의소음은올라가나, 수질에악영향은없고건물이나다른인프라시설에영향을주는미진 (tremor) 도없고유동액에대한지속적관리로지하수로유입도없다고주장 기타 캐나다는 월국가에너지위원회 (NEB: national energy board) 는 kitimat LNG 수출승인하였는데캐나다서부 british columbia 해안에서목적지인아시아까지 11일이걸림. LNG 수출개시 2015년말또는 2016년처음 5mtpa에서 10mtpa로확대하고캐나다천연가스시장인 AECO hub 가격수준미국의 Henry Hub보다낮음. 그러나, 높은인건비와수요처확보의문제 한국가스공사는 shell, 일본미쓰비시, 중국 CNPC 파트너쉽통해수 출시설개발규모 14mpta 의터미널개발사업에참여함과동시에 2017 년부터연간 350 만톤수입계획 우크라이나 Shale Gas를국가전략자원으로표명하였으나, 월석유가스대한세제개편안이세일가스개발업체 (shell, chevron) 에게불리. 셰일가스포함석유가스생산외국기업의전체적인조세부담 2~3배부과하고현재지하자원이용세는가스 1,000m 3 당 336달러개혁안발효되면해저 5,000m 이하약 4,772달러 ( 약 14배 ), 해저 5,000m 이상약 2,526달러 ( 약 7.5배 ) 대륙붕매장지가스이용료는 4,323달러 ( 약 12배 ) 를부과해야함. 그러나, 기술적인문제로개발이지연됨영국 Cuadrilla사수압파쇄로인한미진인정하나, 견딜만하여환경영향평가강화수준에수압파쇄승인

22 아르헨티나셰일가스가채매장량 774Tcf 세계 3 위로 Exxonmobil, Total 등본격진출 멕시코는현재천연가스보유량의최소 3 배많은세일가스층발견 프랑스셰일가스생산시수압파쇄공법사용금지하원통과하였으나, 다수기업들 (Total, Devon 등 ) 이남동분지의수압파쇄공법을사용하지 않는방법으로셰일가스탐사 불가리아는지하수오염및지진유발등의우려로수압파쇄공법금 지법 ( 월 ) 세일가스셰일오일개발금지하고지하 200m 이하전 통가스개발에대해완화수압파쇄여전히금지 독일일부주에서수압파쇄공법금지 러시아국가총수입의 60% 에너지수출인데미국셰일가스개발로어려워 2013년 3월푸틴사진핑정상회담 2018년부터 30년간매년 380 억m3 천연가스가스관통해수출합의하고셰일가스전개발되면러시아원유생산 5% 하루 50만배럴시추매년 70억달러 ( 약 7조 8천억원 ) 세수확대전망 타이트오일 (Tight Oil) 미국은셰일가스개발시가스정 (Wet Well) 에서셰일가스와같이생산되는타이트오일 (Shale Oil이라고부르나 Oil Shale광의혼돈을피하기위해 IEA는 LTO(Light Tight Oil), EIA는 Tight Oil로지칭 ) 로인해 2020년세계최대산유국으로전환전망. 2012년 11월미국이세계최대의원유생산국이되는이유로미국을 Saudi America로지칭. 타이트오일은가채매장량 (332억bbl) 은전통원유매장량 (232억bbl) 보다많고잠재매장지역시매우넓은편임

23 EIA(2012) 는 2010년부터 2025년까지미국의연평균원유생산은 1.4% 증가할전망인데동기간타이트오일은 7.6% 증가예상. 그리하여 2020년에는미국의원유생산량이사우디아라비아, 러시아를제치고 1위로등극할전망 ( 현재사우디아라비아, 러시아다음 3위 )

24 제 3 장신정부에너지정책 3.1 에너지정책 정부의에너지정책방향은전체공약 216개중안전우선주의에입각한원전이용, 신재생에너지보급제도혁신및에너지수요관리확대, 자원및에너지의낭비를줄여자원순환사회실현, 동북아에너지그리드구축으로에너지공급안정화기반마련, 에너지빈곤없는따뜻한에너지복지실현, 기후변화시대에저극대처하고지구환경문제해결을선도로구분. 정부는기존의에너지정책을재점검하고자에너지믹스원점에서재평가즉, 2차국가에너지기본계획재검토, 원자력비중이높으나, 유지및확대신중한입장으로스트레스테스트등원전의안전을최우선시하고기존의신재생에너지 ( 27년 12%) 및온실가스감축 ( 20년 BAU 대비 30%) 목표달성이행 국정과제에서원자력안전관리체계구축, 안정적에너지수급및산업구조선진화등을제시. 특히, 장기도입계약확대 ( 11년 76% 30 년 85%), 원유도입선다변화및셰일가스적기도입 ( 17년) 등의셰일가스관련내용을포함. 정부는지금까지의공급확대의에너지정책에서수요관리의에너지 정책으로전환하여원전, 가스등시설관리, 효율극대화, 에너지수 급안정화기반확충및시장경쟁을도입하고자함

제 4 장대응과제 셰일가스로인해 LNG 시장은 buyer's market 전환중임. 세계최대 LNG 수출국카타르는미국에시장점유율잠식을우려하여한국, 대만등과서둘러장기계약을체결하고자하며지금까지미국의셰일가스개발에미온적이었던러시아도 (Gazprom) 유럽시장가스가격할인에합의하였음.

25 제 4 장대응과제 셰일가스로인해 LNG 시장은 buyer's market 전환중임. 세계최대 LNG 수출국카타르는미국에시장점유율잠식을우려하여한국, 대만등과서둘러장기계약을체결하고자하며지금까지미국의셰일가스개발에미온적이었던러시아도 (Gazprom) 유럽시장가스가격할인에합의하였음. 이는현재유럽시장에서현물가격이장기가스계약보다가격이낮게형성되고현물가격하락은미국셰일가스개발, 유로존경기침체, 카타르 LNG 대량유입등유럽국가들이가스의존도를낮추려는상황에서러시아의유럽내영향력고수를위함 [ 그림 ] 셰일가스로인한세계천연가스흐름도변화 [ 출처 ] KEPCO(2013), 포스리 (2013) 셰일가스로인한청정에너지에의영향은한정적일것임. 셰일가스혁명으로인해신재생에너지확대에부정적영향을미치나, 영향은제한적임. 이유는셰일가스역시천연가스인화석연료로채굴과정이나사용과정이친환경이지못하고청정에너지에대한사람들의요구는꾸준하기때문. 원자력기피현상으로인해전력생산부족을일단은석탄이나천연가스로매우지만장기적관점에서는신재생에너지의존도가높은것임

26 4.1 국제생산기지재편에대비 셰일혁명의진원지인미국으로국제생산기지가재편이진행중이고향후최대가채매장국인중국으로이전가능성이높음. 세계적으로생산비용이낮은지역으로의생산기지쏠림현상이커지고있음. 제조업생산거점으로서한국의위상이약화될수있으며우리기업들도셰일가스생산국으로공장을이전하게될수있음 미국은셰일가스개발외에오바마정부가법인세감면지원등의경제부흥정책을펴고있어철강, 석유화학업체들이자국내에생산기지를재구축중임. 미국최대철강업체인유에스스틸이오하이오주에제철공장을건설키로함. 오스트리아철강기업푀스트알피네도제철공장을세우기로함. 일본미쓰비시케미컬도지난해다우케미컬과손을잡고셰일가스를원료로하는에틸렌공장을멕시코연안에설립할방침을밝힌바있음. 미국은셰일가스발전을통해전기료도낮출전망이어서각국제조 업체들의미국행렬은자동차, 전자업종으로확산될것으로보임. 미국 은 2035 년까지신규발전설비의 60% 를가스발전으로확충할계획. 4.2 산업경쟁력제고노력 화학업종을필두로주요산업의경쟁력저하에대비해야함. 셰일가스를원재료로하는미국산화학제품의생산원가가우리의 60% 수준까지떨어진상태임. 석유화학기초제품에해당하는에틸렌 1톤을만들때한국은석유추출물인나프타사용으로제조원가가 1,000달러에이름. 반면, 셰일가스를활용하는미국은 600달러, 천연가스로만드는중동은 200달러에그치고있어나프타기반화학산업의존재기반이위협받고있음. 철강업종도셰일가스용강관수요증가는호재이지만미국, 중국의 제철원가경쟁력강화로악재가더클것이란분석임. 조선업종역시

27 고부가가치 LNG 운반선의신규발주증가는호재이지만미국과중국의 에너지자급에따라해상물동량이감소할전망인데다원유시추를위한 해양플랜트발주도급감할것이어서악재도만만치않을것으로예상. 다만, 기계업종은채굴단계에서감속기, 가스압축기, 굴삭기등의수 출이증가하고가스유통단계에서강재와밸브산업의매출이증가할전 망. 4.3 가스시장경쟁체제도입 2017년부터미국산셰일가스가국내에도입될예정이지만국내의독점적시장구조와압축 물류비용때문에가스가격인하혜택이발생할수있을지여부가불투명. 20~30% 저렴한미국셰일가스도입에도불구하고기존물량과의산술평균을통해 10% 정도만의가격인하효과가있을전망. 가격인하와가스공급원활화를위해직거래가이루어질수있도록규제를풀고경쟁체제도도입할필요. 셰일가스를본격화한미국산업용가스가격은 2009년 1TOE(ton of oil equivalent) 당 227달러에서지난해 3분기 154.8달러까지떨어졌지만, 국내가격은같은기간 532.8달러에서 802.5달러까지치솟았다. 가스공급구조를개선하지않으면가격격차가더욱확대될것으로우려 4.4 채굴기술확보 셰일가스채굴기술이부족해세계자원시장에서셰일가스를확보하기힘듬. 셰일가스는미국외에도중국과폴란드등에상당량이매장돼있지만개발은미국이대부분독식하는실정. 기술개발없이는셰일가스확보전에서소외될수있음. 개발된셰일가스를도입하는데그칠것이아니라해외에서셰일가스를직접개발하고확보하는노력을기울일필요가있음

28 참고문헌 한국공학한림원, 새정부의에너지정책방향발표자료, 2013 이창형, 셰일가스가일으킬글로벌에너지산업지형변화, 포스코엠텍, 2012 신정부정책집, 2013 주영근외 2명, SNG용발전탄시장여건분석및가격예측, 2013 주영근외 2명, 비전통석유가스사업화방안연구, 포스리, 2012 포스코경영연구소, 바람직한한국의자원에너지정책방향, 2013 BP, Statistics 2012 BP, Energy Outlook 2030, 2012 EIA, Annual Energy Outlook, 2011 EIA, Annual Energy Review, 2012 EIA, effect of increased natural gas export on domestic energy market, 2012 EIA, Golden Age of Golden Rule, 2012 IEA, World Energy Outlook, 2012 IPCC, IPCC 보고서, 2007 WB, Global Economic Monitor Commodities DB,

+ 세계 에너지시장 전망(WEO 2014) 그림 3 지역 및 에너지원별 1차 에너지 수요 증가율 그림 4 최종 에너지 소비량 중 에너지원별 점유율 시장 전망에서 세계 GDP 성장률은 연평균 3.4% 인 증가를 선도하겠지만 이후에는 인도가 지배적인 역할 구는 0.9% 증

+ 세계 에너지시장 전망(WEO 2014) 그림 3 지역 및 에너지원별 1차 에너지 수요 증가율 그림 4 최종 에너지 소비량 중 에너지원별 점유율 시장 전망에서 세계 GDP 성장률은 연평균 3.4% 인 증가를 선도하겠지만 이후에는 인도가 지배적인 역할 구는 0.9% 증 Special Issues 특집 세계 에너지시장 전망(WEO 2014) 1 개황 국제에너지기구(IEA)는 매년 세계 에너지시장에 대한 중장기 전망을 발표해 오고 있다. 2014년 세계 에너지시장 전망은 분석기간을 2040년까지 확대해 장기 전망과 분석을 수행했고 에너지소비와 수급측면의 종합적인 동향과 석유 천연 가스 석탄 전력 신재생에너지 및 에너지효율 등의