초판 2023. 9. .8

세계 경제를 뒤흔드는 석유는 여전히 이 시대의 주 에너지원이다.

‘오랜 옛날 공룡이 한데 모여 한날한시에 약속한 듯 죽은 후 깊은 땅속에 묻혔다. 매몰된 사체들은 땅속의 흙과 돌들에 눌리고, 뜨거운 지하열을 받으며 석유 자원으로 거듭났다. 인류는 땅속에 축적된 석유를 발견해 중요한 에너지원으로 사용하고 있다.’

한 번쯤은 들어봤을 것 같은 소설 같은 이야기다. ‘공룡을 포함한 동물, 식물 기원의 유기물들이 퇴적되고 성숙 작용을 받아 석유가 만들어졌다’라고 수정한다면 좀 더 맞는 표현일 수 있다. 다만, 아이들의 흥미는 잃을지 모른다. 특정한 분야에 대해서 배운다는 것은 생소한 표현들에 대한 이해와 노력이 필요하다. 이 책에서는 어려운 주제를 쉽게 풀기 위해 노력하였고, 쉽지만 중요한 이야기들을 놓치지 않으려 되새기며 적었다.

중동은 풍부한 오일머니(Oil Money)를 갖고 있다. 지구가 선물한 천연자원이다. 각 국가의 수장들은 자원 안보를 지키고 오일머니를 얻기 위해 중동에 직접 찾아가서 자원외교를 한다. 때로는 석유 자원을 두고 전쟁도 불사한다. 그 중심에 있는 석유는 세계를 움직이는 이 시대의 첫 번째 에너지원이자 우리가 잘 알아야 할 분야이다. 금융, 식품, 자동차, 반도체만큼 에너지 시장에는 거대한 자본들이 모여 있으며, 산유국과 수입국 간의 이해관계가 복잡하게 얽혀 있는 산업구조로 되어 있다.

언론에서 자주 사용되는 OPEC+(Organization of the Petroleum Exporting Countries, 석유수출국기구와 러시아 등 주요 산유국) 국가들의 ‘증산 능력’을 올바르게 이해하기 위해서는 땅속의 석유를 어떻게 발견하고 생산하는지 알아야 한다. 전 세계적으로 휘발유와 경유를 사용하는 내연기관차 등록 대수가 전체의 30% 이하로 낮아지기 전까지는 유가가 우리의 생활경제 및 물가에 미치는 영향을 무시할 수 없기 때문이다.

한 걸음 더 나아가, 석유산업에서 투자하는 기술의 변화를 분석해 보는 것도 우리가 얼마나 더 값싼 기름을 사용할 수 있는지에 대해 예측해 볼 수 있는 방법이다. 매일매일 트위터(Twitter)나 메타(Meta)에서 생성하는 데이터보다 많은 양을 쏟아내는 석유 생산 현장의 데이터들을 해석하며 생산성을 효율적으로 높이는 방법에 관한 연구는 석유산업에서 꾸준히 진행되고 있다. 그리고 석유회사는 땅속 석유의 흐름을 묘사하는 시뮬레이션 방법과 빅데이터를 분석하는 데이터사이언스 기법에 이르기까지 다양한 접근법들을 활용하고 있다.

한국은 95번째 산유국이라는 지위를 가질 만큼 석유산업 분야에서 열심히 노력하는 국가이다. 대한민국을 ‘기름 한 방울 안 나오는 나라’라고 말한다면, 울산 앞바다 동해에서 2021년 12월까지 18년 간 가스와 컨덴세이트를 생산했던 동해-1 가스전이 가져다준 경제적 가치를 훼손하는 격이다. 또한 한국은 에너지 안보를 지키기 위해 석유산업을 키우고 있으며, 석유를 찾는 탐사활동을 지속해서 수행하고 있다. 보이지 않는 공기처럼 석유는 일상에서 꼭 필요한 에너지원이기 때문이다.

일각에서는 석유시대의 종식이 멀지 않았다고 언급한다. 전 세계의 많은 국가는 온실가스 배출량 감축이라는 공통된 목표를 달성하기 위해 탄소 집약도(Power Carbon Intensity)가 낮은 에너지원(청정에너지)으로 전환하겠다는 정책을 내세웠다. 저탄소에너지 전환은 코로나시대(2020년~2023년)를 전후로 다수 국가의 공약이 되었다. 다만, 탄소중립(Net Zero)이라 표현되는 목표를 달성하기에는 기술적, 경제적 한계성이 여실히 존재한다. 그러한 차이를 극복하기 위해 현재의 석유 에너지원은 향후 30년 이상 중요한 역할을 지속할 수밖에 없게 될 것으로 전망된다. 배경에는 한국을 포함한 G20의 국가들이 2050년을 탄소중립의 목표(2021년 11월 개최된 COP26 회의 기준, Glasgow Climate Pact 채택)로 제시했기 때문이다. 그만큼 주 에너지원을 전환하는 데 많은 시간이 필요하다는 이유이다.

이 책은 현재 우리가 사용하는 석유에 대한 기술적인 궁금증에 대해 풀어보고자 한다. 학생부터 호기심을 잃지 않은 어른들까지 폭넓은 독자들이 읽을 수 있도록 내용을 구성하였다. 경제, 정치, 여행서처럼 폭넓게 읽힐 수 있도록 편한 단어들을 사용하려 노력했으며, 의미에 혼선을 일으킬 수 있는 석유산업 용어에 대해서만 영문을 병행 표기하였다.

석유공학자로서 다양한 산업 분야에 대해 누구나 궁금증을 가지고 접할 수 있는 도서의 필요성을 느꼈고, 석유산업에 관해 그런 책을 쓰고 싶은 마음에 미력하나마 끝맺음을 할 수 있었다.

2023년 8월

이상현

이상현

한국석유공사 글로벌기술센터에서 일하는 16년차 석유공학자다. 세종대학교 지구정보과학과에서 공부한 후 영국 헤리엇-와트대학교에서 석유공학 석사 학위를 받았다. 남미, 중동, 동남아시아 석유개발 프로젝트를 담당하며 전문성을 키웠다. 베트남에서 주재 근무하며 생산현장 경험을 쌓았고 국제석유공학학회(SPE)에서 「히스토리 매칭 자동화」 관련 논문을 발표했다. 여전히 우리 시대의 주 에너지원인 석유라는 주제를 쉽게 풀어 이야기하기 위해 공부하며 글을 쓰고 있다.

추천사 ∙ ⅲ

들어가며∙ ⅶ

서장 석유 경제의 주도권과 석유 자원 ∙ 3

제1장 탐사: 석유는 어떻게 발견될까? ∙ 11

석유를 찾아서 14

시작은 생성부터_ 16 석유의 부존 조건_ 18 무얼 가지고 찾나_ 20

유망주 찾기_ 22

확인을 위한 시추 24

땅을 뚫는 시추기_ 27 어디까지 뚫을 수 있나_ 29 시추에서 만난 석유_ 30

시험 생산을 해보자! 32

생산시험이 주는 정보_ 35 시험을 했으니, 이젠 생산?_ 38

시험에 통과한 유정_ 40

얼마나 저장되어 있나? 43

시작은 원시부존량에서_ 45 자원량은 얼마나 정확할까?_ 46

자원량에도 레벨이 있다_ 48 매장량이라고 다 똑같지 않다_ 49

매장량은 곧 기업의 자산가치_ 52

제2장 개발: 땅속 석유를 캐보자 ∙ 59

어떻게 개발할까? 62

해상이냐? 육상이냐?_ 64 산유국 정부의 요구사항_ 67 무엇이 필요한가?_ 70

구체화를 위한 세부검토 72

우리도 개발한다._ 74

투자자를 유치해 보자 77

경제성이 되는 투자_ 80

제3장 생산: 유정을 뚫어 석유를 뽑아내자 ∙ 85

땅속에 꽂는 또 다른 빨대 88

다 똑같지만 않은 땅속의 환경들_ 91

생산량을 높이기 위한 장비 93

메뚜기를 찾아서_ 96 스마트 생산_ 98

제4장 회수: 생산성 향상을 위한 노력 ∙ 103

더 많이, 더 빠르게, 더 싸게 106

물이 석유로 바뀌는 마법_ 109

조금 더 많이 112

싹싹 긁어보자_ 114 친환경적인 회수_ 117

제5장 발전: 석유개발에 신기술을 입히다 ∙ 123

시뮬레이션하자 126

모델이 멋지다_ 129

인공지능(AI)과 함께 131

석유를 찾는 딥러닝_ 134

기름 묻은 손도 디지털 전환(DX) 136

언제 어디서나_ 138

제6장 미래: 석유 에너지의 역할 ∙ 143

탄소중립, 2050 145

에너지 시장의 변화_ 148 끝나지 않을 석유 자원_ 149

부록 에피소드: 현장에서 들려주는 이야기 ∙ 155

하나 - 플랫폼 155

둘 - 몸집 키우기 158

셋 - 24시 365일 161

넷 - 땀방울 163

다섯 - 모닝콜 166

나가며 ∙ 168

용어사전 ∙ 171

색 인 ∙ 174

참고문헌 ∙ 177

배위섭 세종대학교 지구자원시스템공학과 교수

전 세계가 에너지자원 확보에 혈안이 되어있는 형국에 이것의 대부분을 해외에 의존하고 있는 우리나라는 국가적으로 총력을 다해 자원에너지 위기상황에 대응하여야 한다. 이 책은 미래를 준비하는 마음가짐과 에너지 안보를 지키기 위하여 우리가 반드시 알아야 할 석유와 천연가스 등 대표적 전통 에너지의 어제와 오늘, 그리고 미래의 역할에 대하여 말해 주고 있다. 저자는 오랫동안 석유공사에 근무하면서 석유개발 현장에서 경험을 축적하였고, 또한 스코틀랜드 헤리엇-와트대학에서 학문적인 지식을 함양하여 흥미로운 석유산업 이야기를 쉽게 이해할 수 있도록 편하게 서술하였다. 본 저서는 누구라도 에너지 산업의 핵심 천연자원인 석유와 친해질 수 있게 도와주는 책이다.

임동영 울산과학기술원 산업공학과 교수

2050년까지 “탄소중립”이라는 목표점이 정해지면서 석유 중심의 에너지 소비는 대전환을 맞이하고 있다. 에너지 패러다임은 한순간에 달성되는 것이 아닌 단계적으로 진행될 것이며, 그 과정에서 석유는 여전히 에너지 포트폴리오의 중추적인 역할을 할 수밖에 없다. 에너지 전환 시대에서 우리가 석유 자원을 깊이 이해하고 다시 돌아봐야 할 이유이다. 이 책은 석유 탐사, 개발, 생산 그리고 발전까지 석유 산업 전반을 다양한 독자들의 눈높이에 맞게 친절하게 설명할 뿐만 아니라 에너지 대전환 시대 속 석유 에너지의 역할을 제언한다.

Karl Dunbar Stephen 헤리엇-와트대학교 지구에너지공학 연구소 교수

Oil and gas have been major sources of raw materials for the energy, plastics and chemical industries over the last hundred years or more. The industry producing these resources has entered a new phase where one part of society is seeking to close it down due to its contribution to climate change while we continue to rely on it especially in the face of geopolitical developments.

In this book, the author, Lee Sanghyun, uses his experience as a petroleum engineer to describe the history and current setting of the oil and gas industry in society. The reader will find out how oil and gas are produced going through the various complex and multi-disciplinary stages which involve geologists, geophysicists, engineers, mathematicians, chemists and economists. While the industry is technologically developed to a level equivalent to NASA, the book is ideal for readers with a non-technical background and serves as a very useful introduction. It is written with minimal technological jargon and where terminology is essential the book is excellent in its explanation. Many of the concepts and situations explored in the book are also presented using equivalent easy to understand analogies which the non-technical reader will follow very well.

And the story is not finished. The oil and gas industry has major contributions to make to help with climate change by providing technology and expertise for CO2 storage. It can also contribute to new energy exploitation providing storage of hydrogen generated by the wind energy sector as well as contributing to the thermal energy sector.

석유와 가스는 지난 수백 년 이상 동안 에너지, 플라스틱, 화학 산업 등에서 중요한 원자재로 사용되고 있다. 이러한 산업은 새로운 국면에 접어들었다. 일각에서는 기후변화에 미치는 영향으로 인해 산업을 종식시키려고 하기 때문이다. 하지만 우리는 석유와 가스 산업에 의존하고 있으며 특히 지정학적 전개 상황으로 인해 의존도는 지속되고 있다.

이 책의 저자 이상현은 석유 공학자 경력을 바탕으로 석유 가스 산업의 역사를 비롯해 현대 사회에서의 현황 등을 제시한다. 독자들은 복잡한 단계와 다양한 학문을 거쳐 석유 및 가스가 어떻게 생산되는지 알 수 있을 것이다. 석유·가스 생산 과정에는 지질학자, 지구물리학자, 공학자, 수학자, 화학자, 경제학자 등이 관여하고 있다. 산업의 기술은 나사(NASA)와 동등한 수준으로 발전했다. 하지만 이 책은 기술적 배경 지식이 없는 독자들이 쉽게 이해할 수 있도록 최적화돼 있으며 매우 유용한 개론서 역할을 한다. 이 책에서 전문 용어는 최소한으로 사용했으며 전문 용어를 꼭 써야 하는 부분에서는 훌륭하게 부연 설명을 제시했다. 이 책에 소개된 개념과 상황은 이해하기 쉬운 비유를 사용했기 때문에 기술 지식이 없는 독자들도 쉽게 소화할 수 있다.

석유 이야기는 여기서 끝나지 않는다. 석유와 가스 산업은 이산화탄소 저장을 위한 기술과 전문성을 제공하면서 기후변화 대응에도 주요하게 기여하고 있다. 이와 함께 석유와 가스 산업은 지열 에너지 산업에 일조할 뿐 아니라 풍력 산업에서 생산되는 수소를 저장할 수 있는 공간을 제공하면서 신규 에너지 개발에도 이바지할 수 있다.

(통역사 함아름 옮김)