하이라이트 피크오일에대한전망 박태준한국과학기술정보연구원전문연구위원 tjpark2@reseat.re.kr 서론국제원유가격은 2014년 6월을정점으로배럴당 115.7달러까지상승하였다가 2014년 12월초에배럴당 60불선이무너지고배럴당 50불로거래되고있다. 국제유가가급격히하락하는것을막기위해석유수출국 (OPEC) 은원유감산을시도하였으나석유최대생산국인사우디아라비아의반대로원유감산을위한합의를보지못하였다. 이같이원유가격의급격한하락은세계경제에큰혼란과영향을미치고있다. 일부산유국은석유생산을통한세계경제의주도권을장악하려는의도를보이고있다. 또한급격한유가하락은석유생산자가획득한부의이동이원유생산자에서원유소비자로이동함으로서소비자의구매력이상승하는효과를낳게되며또한기업의에너지및원료비용이절감될것으로기대된다. 반면유가하략은러시아, 베네수엘라등의산유국의경제에부정적인영향을미치고있다. 이처럼원유가격의하락은미국의세일가스생산이급증한데도원인이있고또한유럽과아시아지역의불경기와경기회복이늦어지면서원유수요는회복되지않고공급과잉과수요감소도한원인을제공하고있다. 국제유가하락은우리나라경제성장에긍정적인영향을미칠것이다. 그러나저유가가지속되면경제성장에제약을줄가능성이있다고전문가들은우려하고있다. 또한유가 하락의효과를극대화하기위해서는내수활성화대책이마련되어야한다고보고있다. 앞으로유가는계속하락할것인지에대한예측은산유국들의경제현황, 새로운유전의발견, 중동지역의정치적인안정과석유생산량증가또는감소등의다양한변수에의해좌우된다. 유가는당분간계속하락하거나다시상승할것인지에대한예측은다양한변수에의해좌우된다. 본연구에서는미래석유생산을예측한 Peak oil 이론에관하여검토함으로서대안을제시하고자한다. 향후 2030년까지석유의존도는 90% 를차지할것으로전망하고있다 (1). 그러나많은전문가들은가까운장래에피크시기가도래하고그다음엔전통적인석유생산이궁극적으로감소할것을예측하고있다. 대체에너지는시간이촉박하여석유생산과소비에필요한에너지갭을메우지못할것으로보고있다 (2, 3). 이와반대로다른의견을가진전문가들은 21세기에석유생산은지구상의필요한에너지수요를충분히감당할수있을것으로보고있다. 석유가격의상승은새로운석유탐사를촉진하는계기가되고 bitumen, tar sand, shale 가스, oil shale과같은비전통적인석유개발을촉진할것이라고낙관적인예측을하고있다 (4, 5). 그러나국제기구또는많은에너지전문가들사이에장차석유공급이비관적이라는사실이점차증대하고있다 (7). 166 NICE, 제 33 권제 2 호, 2015
국제에너지기구 (IEA: International Energy Agency) 는지구상의석유생산에대한장기전망예측에서석유생산량은점차줄어들고있으며, 지구상의많은지역에서원유생산이피크시기를이미넘겼다는사실을인정하고있다. Peak Oil 이론가까운장래에지구상의석유생산이피크에도달한다는논쟁이지질학자와에너지전문가들사이에논쟁은끊일줄모르고있다. 가까운장래에석유생산이피크에도달하고그이후에석유생산은급격히감소한다는예측이논쟁의중심에있다. 이같은견해를가진사람들은오일피크현상은이미시작되었다고주장하고있다. 석유생산이피크에도달하면그이후원유생산이급격히감소한다는정점이론 (peak oil theory) 은미국 Shell Oil Co의지질학자 M.King Hubbert에의해 bell curve 가제안되었다 (9, 10). Hubbert는이모델을미국내에서연간석유생산과천연가스의궁극적인회수량을모델화하는데사용하였다 (5). Hubbert의 bell curve 는 1970년미국의 48개유전에서석유생산이피크에도달한다는사실을정확하게예측하였다. Hubbert는원유생산이급증하는데대한예측모델은수학적인기법을사용하였다. 원유생산량이피크에도달되는것은원유매장량이반이상채굴된때이며그이후에생산량은기하급수적으로감소한다고보고있다. 미국을비롯한많은나라의유전들이이미피크시기를맞고있다. 현재 Hubbert의기본모델은많은원유생산예측분석에서유용하게이용되고있다. 그림 1은 Hubbert의 bell curve에의한미국내 48개유전의 200년간원유생산 (1860~2060) 량과예측모델인 bell curve이며 1970년에 peak 에도달함을정확하게예측하였다. 그림2는미국내 48개유전에서 peak시의생산량을예측한것 그림 1. 미국내원유생산이 peak 시의추정, Hubbert bell curve (1860-2060) 자료 : Oil & Gas Journal, July14, 2003(9) 그림 2. 미국내 48 개유전의 peak 시저장량과생산량, Hubbert 의추정곡선자료 : Oil&Gas Journal July14,2003 (1959-1970 Peak)(10) 으로서추정치는실제값과큰차이가없었다. 새 로운유정의발견과생산은미래의석유공급에 대한많은불확실성을내포하고있다. 이는다양 한분야에서면밀한검토가이뤄져야한다. 즉, 지 질학, 채굴기술, 경제성및정치적인복잡한인자 들과상호연계되어있기때문이다. 유전의크기분포 오늘날중, 장기적인원유공급전망이예측기 관에따라다르고일정하지않다. 이의주요인은 상호대립되는방법론적인논쟁과부적절한자료 등이주원인이라하겠다. 원유매장량증가에대 한핵심적인변수들이모순된증거자료에의하여 영향을받고있다 (8). 그럼에도불구하고지난몇 년동안많은분야에서괄목할만한진전을이룩 하였다. 이논문을통하여지구상의피크오일형 태와시기에대한중요한영향이미칠것으로예 NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 33, No. 2, 5015 167
하이라이트 피크오일에대한전망 상되는아래와같은여러가지이슈에대한기술현황을분석하는것은피크오일해석을위해매우중요하다. (1) 유전의크기분포 : 지구상의원유매장량의크기가다른유전들의분포상태및대형유전과소형유전의중요성비교검토 (2) 매장량의증가 : 매장량의증가와또한장차매장량의증가가예상되는각유전에서회수가능한원유매장량을산정 (3) 생산량감소속도 : 크기가각기다른유전에서급격한생산량감소현상및이같은감소현상에대한미래변화를예측 (4) 매장량고갈속도 : 유전지역에서생산되는회수가능한원유의고갈속도분석이들의각해결과제들은전지구차원에서원유고갈에대한보다광범위한논쟁의대상이되어왔으며이같은이슈에대한기술현황을분석하는것은매우중요하다. 원유매장량및공급방법의예측은통상지역에있는유전분포에대한가정에의존하게된다. 유전의크기는각유전의추산된궁극회수가능매장량 (URR: Ultimately Recoverable Resources) 에의존하게되며아래법칙에따른다. (1) 회수가능한지역내에서대부분의석유자원은소수의대규모유전을포함하고있다 (2). 이들대규모유전은비교적일찍이발견되었으며장차소규모유전도갈수록더중요한유전으로기대되고있다. 지구상에서유전을전체로탐사한것은 Ivanho와 Leckis에의해처음시도되었다. 표 1에서보여주는것같이유전크기별로 10개로분류하여 URR 50,000mb 이상에서 0.1mb 범위의 41,164개의유전을대상으로하여매장량을추정하였다 (11). 이들은 370개유전을탐사하였으며 0.5Gb(1Gb:10억 bbl) 로서전체유전의 1% 에불과하나이들은그동안발견된총유전의 3/4 표 1. 세계유전크기분포 (11) 자료 UK Energy Centere,2009 에해당한다. 2008년기준으로지구상의 1일원유총생산량은 7,000만bbl/day이며추산한 URR 0.5Gb(5억 bbl/day) 는지구상의 7일간의원유공급량에해당한다. 지구상의중요한유전은 42개의초대형유전으로서전지구에공급할원유의 73일분에해당하는 URR는 5Gb이다. 세계에서가장큰유전은사우디아라비아의 Ghawar 유전으로서 URR는약 140Gb이다. 이는지구전체의 5년공급량에해당한다. 현재 130개의유전이 URR 0.1Gb로서전체매장량의 3% 로서현재 94% 를개발하였다. 나머지유전은 39,000개에달하나이들은전체유전매장량의 6% 에불과하다. 매장량증가매장량증가현상은지구전체저인석유공급을위해매우중요하다. 이는피크오일논쟁에서지속적으로논의되는주제이다. 원유매장량은기술적으로채굴가능하고확정된조건하에서원유를채굴하는데경제적으로타당성이있는유전에서의원유의매장량이다. 매장량추산은본래불확실하다. 원유매장량의성장은현실적이며실제보다적게추산하지않는다. 알려진유전에서의원유회수량의증가는장차지구상의원유공급을위해중요한역할을하게될것으로본다. 1955년이후지구전체평균매장량이증가세를나타내고있다. 이같은매장량증가추세는대형원유매장량을보유하고있는국가에서의원유매 168 NICE, 제 33 권제 2 호, 2015
표 2. 피크이후대형유전에서생산량감소속도 (%/year) (12) 자료 : (1) IEA world Energy outlook 2008 표 3. 대형유전에서 peak 시고갈속도 (%/year) (13) 그림 3. 지구상의대형유전의매장량증가현황자료 :IHS Energy 장량증가현상과또한부정확한자료에크게영향을받고있다. 장차매장량증가는주로대형유전이나오래된유전또는해안에위치한유전으로이전될것이며절대적인매장량증가속도는감소될것으로예측된다. 생산량감소속도석유공급전망은장래석유수요에대한가정치보다생산량감소속도에대한가정치에대해더욱민감하다. 유전의피크오일이후지구전체생산량감소속도는 6.5%/ 년이다. 현재생산이진행중인유전의원유생산량감소속도는 4%/ 년이다. 더큰유전의생산량감소속도가감소함으로서지구전체적으로생산량감소속도는증가하는경향을나타내고있다. 원유생산은보다적은유전으로이전되고있다. 새로생산되거나또는해안에위치한유전은생산방식의변경을통해원유생산량은피크이후에더욱빠르게감속된다. IEA 는현재원유생산시설의 2/3 이상은현재와같은일정한생산량을유지하기위해교체할필요가있다고보고있다. IEA에의한최근원유매장량추산은 Ivanhoe 의분류시스템을사용하였으며, 지구전체의데이터베이스는 IHS Energy의평가법에의존하고있다. IEA에의하면 2007년에전세계원유를생 자료 : IEA World Energy outlook,,2008 산하는유전은 70,000개로확인되었다. 원유생산의약 60% 는 374개유전에서생산되고추가적으로 84개의대형유전이현재개발중에있다. 전세계원유생산의 50% 는단지 110개유전에서생산되고있다. 이중 20개의대형유전은지난수십년간원유를생산하여왔다. 또한이중에 16개유전은이미피크시기를맞았으며피크이후원유생산량이약 70% 까지줄었다. 세계많은곳의유전들이이미피크를거친유전으로서향후 10년이내에원유생산의크게감소할것으로예측된다. 그림 4는주요산유국의피크를맞은년도와원유고갈상태를보여주고있다. 미국을비롯하여주요산유국들이이미피크를맞이하고있다. 따라서지구상의많은유전들이생산량감소를나타내고있다. 원유고갈속도원유고갈속도는 1년동안원유의생산속도변화를말하며, 이는매장량과생산량의비율 (R/ P) 의역수로표현한다. Hook 등은고갈속도를원유의연간생산량과잔유회수가능한자원의비율로정의하였다 (13). 잔유회수가능한자원은 URR의추정치로부터누적생산량을뺀값이다. 일반적으로고갈속도는저장된원유가생산될때 NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 33, No. 2, 5015 169
하이라이트 피크오일에대한전망 그림 4. 주요산유국의피크연도및피크이후의원유고갈상태자료 :BP(2008),USGS(2000) 준비단계와안전단계에서증가한다. 일단생산량감소현상이일어나면고갈속도또한일정하게떨어진다. 피크를경험한 37개국유전에서회수가능한원유매장량이 50% 에도달하기이전에피크를맞고있다. 피크시의고갈속도는잔유 2.1%/ 년, 생산량가중평균치는 1.9%, 최대치는 5.2%/ 년으로분석되고있다. 이같은수치는지역유전에서최대원유고갈속도가 5%/ 년보다훨씬적게나타나고있다. 오늘날지구전체의평균원유고갈속도는 1.2% 로매우작은값을나타내고있다. 유전의고갈속도는물리적, 기술및전체적인제약이따른다. 지역적인수준에서볼때원유매장량의최대고갈속도는약5%/ 년으로고갈속도는생산사이클에대한평균생산량감소속도보다일반적으로많이낮은것으로분석된다. 대형유전에서회 수가능한원유생산은매장량의 50% 에도달하기이전에피크상태에도달된다. 보다천천히일어나는고갈속도또는보다빠른생산량감소속도는지구상의오일피크시기가빠르게우리에게다가올것을암시하고있다국제유가가올해 6월을정점으로배럴당 115.7달러에서 12월현재배럴당 50달러에육박하고있다. 이처럼국제원유가격이하락하는주원인은미국의셀가스생산이증가하고또한지구전반에걸친불황으로석유수요가회복되지않았기때문이다. 현시점에서향후유가가계속하락할것인지아니면어느선에서멈출것인가하는것을예단하는것은어렵다. 원유가격은새로운유전의발견, 원유수요증가또는감소, 중동지역국가들의정치적인안정과또한국제정치의역학관계등의복잡한요인에의해좌우된다. 1차석유파동은이스라엘과이집 170 NICE, 제 33 권제 2 호, 2015
트간의 4차중동전쟁에의해유가가폭등하였다.2차석유파동은이슬람혁명으로이란이대미원유금수조치를취하고또한이락과이란의전쟁으로유가가상승하였다. 이번유가하락은러시아의크림반도귀속에따른국제정치영향에의해유가하락에영향을미쳤다. 미국을비롯한 EU 서방국가들은유가하락을통해러시아에대해경제적인고립과압박을가하고있다. 원유가격의하락에의해러시아의경제는파산직전에이르렀으며, 베네수엘라, 중동의일부산유국들이국가부도위기에직면하고있다. 결론원유수입에전적으로의존하고있는우리나라의경우원유가격하락은태양광등일부대체에너지산업분야및정유산업을제외한국제수지는전반적으로긍정적인영향을미칠것으로기대하고있다. 그러나이번사태는국제금융업계에큰혼란을일으키고있다. 세계최대석유수출국인사우디아라비아는원유가격의하락을이용하여미국의세일가스생산을견제하고국제석유시장에서주도권장악을시도하고있다. 에너지전문가들은이번유가하락은오래가지않을것으로보며러시아와미국을비롯한서방국가들간에가까운장래에정치적으로원만한해결의실마리를찾을수있을것으로본다. 1,2차석유파동과금번유가하락은단기간에전세계에미치는영향때문에사태수습을위해단기적인대응책이필요하였다. 그러나멀지않은장래에지구전반에걸친 Peak Oil 사태가다가오면원유생산은급격히감 소하고원유가격은급등할것으로예측된다. 현 재지구곳곳에서에너지를둘러싸고일어나는영 토분쟁은이같이단기적인석유위기와는달리 오일피크는원유생산량과매장량감소로이어지 며중장기적으로새로운석유파동을예고하고있 다. 석유고갈은가까운장래에우리에게다가올 필연적인사실로서피크오일이도래할때인류에 게큰재앙을가져올지모른다. 오늘의저유가는 일시적인현상으로서오래지속되지않을것으로 예측되며앞으로점차고유가다시지속될것으로 전망된다. 더늦기전에세계각국정부와기업은 다가올새로운석유위기에대처할만반의준비를 하여야할것이다. 참고문헌 1. IEA World Energy Outlook, Paris IEA, OECD, 2008. 2. Cambel CJ, et al.atlas of oil and gas depletion Jeremy Mills Publishing 2008 3. Aleklett K.Hook, et a, The peak of the Oil age,2008.l. 4. Odell PR. Why carbon fuels will dominate the country's global energy economy,, Brentwood, England, Multi-Science Pub,Co,2004. 5. Oil & Gas Journal, July14,2003,P19. 6. Mills RM, The myth of the oil crisis, Westport, CT.USA Praeger Pub.2008. 7. Sorrel S. Speirs. J. Bentley RW, et al. Global oil depletionan assessment of the evidence for a near-term peak in global oil production, London UK Energy Research Centre,2009. 8. Sorrellls. Speirs J. Methods for estimating ultimately recoverable resouces, London: UK Energy Research Centre,2009. 9. Oil & Gas Journal, July 14, 2003 10. Oil & Gas Journal July 14, 2004 11. IEA World Energy outlook,2008 12.IHS Energy, 2000 &2007. 13. BP,UK(2008), USGS(2000) 14. Steve, Sorrel et al. Shaping the global oil peak, Energy 37 (2012) 724. NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 33, No. 2, 5015 171