[셰일가스, 에너지 혁신 일으키나?] 셰일가스, 에너지혁명 넘어 산업혁명으로


세계 각국의 셰일가스 개발이 본격화되면서 석유 중심의 세계 에너지믹스가 가스 중심으로 전환되는 가스혁명(Gas Revolution)이 일어날 것으로 전망된다. 또 세계 에너지 시장이 가스 중심으로 재편되면서 셰일가스 개발 붐이 세계 산업의 지형도를 변화시키는 산업혁명으로 이어질 가능성도 높아지고 있다. 따라서 에너지 자원의 수입 의존도가 높은 한국 경제는 셰일가스로 인한 새로운 도전과 변화를 성장 동력으로 활용하기 위한 기술개발과 정책 마련에 힘써야 한다.

신윤성 박사 산업연구원 미래산업연구실 부연구위원



2008년 세계 금융위기와 2012년 유럽 재정위기로 인한 세계 경제 침체를 딛고 최근 미국 경제가 살아나고 있다. 미국이 경기 부진에서 가장 빨리 탈출할 수 있었던 원동력 중 하나로 셰일가스 개발 성공을 들 수 있다.
미국은 2008년 텍사스 바넷(Barnett) 지역에서 새로운 채굴 기술을 성공적으로 적용하여 세계 최초로 셰일가스의 상업 생산을 시작했다. 그리고 미국은 저렴한 셰일가스의 대량 생산과 공급 덕분에 에너지 소비의 해외 의존도를 크게 낮추었다. 에너지 비용이 낮아지면서 미국의 제조업은 경쟁력을 회복했다.
따라서 해외로 이전했던 기업들이 다시 본국으로 귀환하는 리쇼어링(Reshoring)도 늘어나고 있다. 세계에너지기구(IEA)는 미국의 셰일가스 개발이 전 세계 매장 지역으로 확산되면 ‘가스 황금시대’가 도래할 것으로 전망했다.그리고 세계 에너지 수급(Energy Mix)이 석유 중심에서 가스 중심으로 전환될 경우 셰일가스 개발은 산업 전반에도 큰 파급효과를 유발할 것으로 판단된다.




‌‌‌셰일가스의 특성과 경제적 의의 

셰일가스는 모래와 진흙이 수평으로 퇴적되어 생성된 셰일층에 매장된 비전통 에너지 자원으로 지하 250∼8,000ft의 지층에 광범위하게 분포되어 있다. 셰일가스의 성분은 천연가스와 동일하며 메탄가스를 주성분으로 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄 그리고 이산화탄소, 질소 및 황화수소와 같은 탄화수소 가스(Hydrocarbon Gases)들로 구성되어 있다.
셰일층은 얇고 균열되기 쉬우나 투과성이 낮기 때문에 채산성이 맞지 않아 그 동안 셰일가스는 개발이 활성화되지 못했다. 그러나 Mitchell Energy의 소유주인 George P. Mitchell이 세계 최초로 수평시추법(Horizontal drilling)과 수압파쇄법(Hydraulic fracturing)을 적용해 바넷 지역에서 셰일가스를 생산하는 데 성공하였다.
수평시추법은 시추관을 수평으로 삽입하는 기술이고, 수압파쇄법은 물, 모래, 화학물질 등으로 이루어진 혼합물을 고압 분사하여 균열을 만드는 기술이다. 이 두 가지 기술이 결합하면서 셰일가스의 생산비용은 2009년 백만BTU(British Thermal Unit)당 10달러에서 2012년 최소 3달러까지 하락했다.



석유와 석탄 등 화석연료를 대체할 셰일가스의 경제적 의의는 다음과 같다.
첫째, 셰일가스의 매장량은 전 세계가 100여 년간 소비할 수 있을 정도로 풍부하여 에너지 고갈 문제를 해결할 수 있다. 미국 에너지정보청(Energy Information Administration, EIA)의 2013년 보고서에 따르면 미국을 포함한 세계 41개 국의 137개 지역을 조사한 결과 셰일가스 매장량은 총 7,299tcf(trillion cubic feet)로 천연가스 매장량의 약 40% 수준이다.
둘째, 셰일가스의 대량 생산과 공급은 국제 에너지의 수급과 가격을 하향 안정시킬 것이다. 신재생에너지로 각광받는 바이오에너지, 태양광, 풍력 에너지의 가격은 직간접적으로 고유가의 영향을 받아 가격이 유가에 동조한다. 이와 달리 가스 가격은 셰일가스의 개발로 인해 세계 에너지 시장에서 원유 가격과의 동조성에서 벗어나고 있다(그림 2 참조).



마지막으로 셰일가스는 기존의 주요 에너지원인 원유와 석탄에 비해 온실가스 배출량이 적은 친환경 에너지원으로서 환경 비용이 낮다. 가스는 연소 시 석유와 석탄의 각각 70%과 50% 수준으로 이산화탄소를 배출한다. 이에 지구온난화에 대한 우려로 세계 각국이 온실가스 배출을 감축하기 위해 노력하는 현시점에서 셰일가스는 화석연료를 대체할 것으로 기대된다.


‌‌‌셰일가스 개발로 인한 세계 에너지믹스의 변화

셰일가스를 생산할 수 있는 채굴 기술이 확보되면서 세계 각국의 셰일가스 매장 지역에서 개발이 본격화되고 있다. 미국은 2017년 가스 수입국에서 수출국으로 전환하기 위해 가스의 생산-수송-소비에 관련된 인프라 확충에 투자를 늘리고 있다. 세계 최대 셰일가스 매장 국가인 중국은 해외로부터 개발에 필요한 자본과 기술을 도입에 나서고 있다. 유럽 지역에서 폴란드는 다른 유럽 국가보다 느슨한 환경 규제를 적용하여 탐사광구 수를 확대하고 있다. 아르헨티나는 해외 에너지 개발 기업에 채굴권을 발급하여 중남미 국가 중 가장 활발하게 셰일가스 개발에 나서고 있다.



세계 각국의 셰일가스 개발이 본격화되면서 석유 중심의 세계 에너지믹스가 가스 중심으로 전환되는 가스혁명(Gas Revolution)이 일어날 가능성이 높아지고 있다. 우선 세계 가스시장은 판매자(Seller) 중심에서 구매자(Buyer) 중심의 시장으로 재편될 것으로 전망된다. 세계 2위의 가스 수입국인 미국이 2017년부터 수출국으로 전환하면서 기존의 대미 가스 수출국인 캐나다, 중동 국가들은 새로운 구매자를 찾고 있다. 이에 세계 가스시장은 공급 과잉으로 인해 가스 가격이 하향 안정화될 것으로 기대되고 있다. 
IEA의 보고서 Golden rules for  a Golden Age of Gas(2012)는 값싼 셰일가스의 대량 생산과 공급으로 2035년까지 가스 수요는 50% 이상 상승해 세계 에너지 소비의 25% 이상을 담당할 것으로 전망했다. 반면 석유와 석탄은 각각 2010년 세계 에너지믹스의 32%와 28%를 차지했으나, 가스로 대체되어 2035년 석유의 비중은 27%, 석탄의 비중은 24%로 하락할 것으로 예상했다.
그리고 원자력은 2011년 일본 후쿠시마 원전사고 이후 안전에 대한 우려로 인해 성장이 크게 둔화될 것으로 전망된다. 청정에너지로 기대가 높은 신재생에너지의 경우 저가의 대규모 셰일가스 공급에도 불구하고 현재 수준의 보조금이 유지될 경우 크게 영향을 받지 않고 성장할 것으로 예상된다.


셰일가스 개발로 인한 산업구조의 변화

셰일가스 개발 붐이 전 세계 매장 지역으로 확산되면서 가스 관련 프로젝트의 수요가 증가하고 있다. 그림 3을 살펴보면 가스 생산 국가는 셰일가스 가치사슬의 상류-중류-하류 부문에서 인프라 투자를 늘리고 해외 수출을 위해 LNG 관련 시설 투자도 확대할 전망이다. 가스 소비국도 수입한 액화가스를 저장하고 기화하는 시설을 확충하기 위해 관련 인프라와 플랜트에 투자가 늘어날 것으로 기대된다.
셰일가스 개발을 주도하는 미국의 경우 가스 관련 프로젝트 수가 증가하고 시장 규모도 급속히 확대되고 있다. 컨설팅 업체 Wood McKinsey(2012)는 셰일가스 개발이 지속가능한 성장을 하기 위해 북미 지역의 셰일가스 상류 부문에 연간 1,500억 달러의 투자가 필요하고 중류 부문은 2020년까지 1,600억 이상의 투자가 필요할 것으로 추정했다. 또 Accenture(2013)는 하류 부문에 2020년까지 760억 달러의 투자가 이루어질 것으로 전망했다.



그리고 셰일가스의 대량 생산과 공급으로 가격이 안정화되면서 전력산업과 화학산업은 새로운 변화를 겪고 있다. 미국의 전력산업은 가스를 에너지원으로 사용하여 생산비용과 환경비용을 크게 낮추었다. 미국의 화학산업은 셰일가스 덕분에 생산 비용은 낮추면서 가격 경쟁력을 향상시키고 있다.
 이에 해외로 공장을 이전했던 미국의 화학기업들은 리쇼어링(Reshoring)을 하고 있고 화학 제품 수출국인 중국에 오히려 수출을 확대하고 있다. 이러한 제조업의 부활을 바탕으로 미국은 경제 부흥을 맞이하고 있다.



세계 에너지 시장이 가스 중심으로 재편되면서 셰일가스 개발 붐이 세계 산업의 지형도를 변화시키는 산업혁명으로 이어질 가능성이 높아지고 있다. 따라서 에너지 자원의 수입 의존도가 높은 한국 경제는 셰일가스로 인한 새로운 도전과 변화를 성장 동력으로 활용하기 위한 기술개발과 정책 마련에 힘써야 할 것이다.