셰일가스

3. 지질학적 특징

셰일가스는 셰일층에 갇혀 있는 천연가스이다.^[26] 셰일층은 투과율이 낮아 자연 상태에서는 가스 생산이 어렵다.^[26] 셰일가스는 석탄층 메탄, 타이트 가스, 메탄 하이드레이트와 함께 비전통 탄화수소 매장량 중 하나로 분류된다.^[26] 셰일 가스 지역은 "자원 매장 지역"^[27] 또는 자원 플레이^[126][127]라고도 불리는데, 이곳에서는 가스를 찾지 못할 지질학적 위험은 낮지만, 성공적인 시추공당 잠재적 이익도 일반적으로 낮다.

4. 기술

4. 1. 수평 시추

4. 2. 수압 파쇄

4. 3. 마이크로사이즈믹

5. 경제성

셰일 가스는 미국 애팔래치아 분지와 일리노이 분지에서 100년 이상 생산되었지만, 유정의 경제성은 종종 한계에 달했다.^[104] 수압 파쇄 및 수평 완공 기술의 발전으로 셰일 가스 유정의 수익성이 향상되었다.^[193][104] 인접한 지역 간의 굴착 장비 이동 개선과 여러 유정을 위한 단일 유정 부지 사용으로 셰일 가스 유정 굴착 생산성이 증가했다.^[105]

셰일 가스는 셰일 가스 생산에 필요한 대규모 수압 파쇄 처리와 수평 굴착의 비용으로 인해 기존 유정의 가스보다 생산 비용이 더 많이 드는 경향이 있다.^[195][107] 2011년 6월 시점에서 셰일가스 추출사 경제성 주장의 타당성을 의문시하기 시작했다.^[194][106]

Visiongain 조사 보고서는 266.6억달러 등 글로벌 셰일·가스 시장 2011년 가치를 산출했다.^[197][110]

2012년 1분기에 미국은 840 0억 입방 피트 (Bcf) (캐나다에서 785)를 수입했고 400 Bcf (대부분 캐나다로)를 수출했으며, 둘 다 주로 파이프라인을 통해 이루어졌다.^[113] 2012년에는 셰일 가스로 인해 가격이 US$3/MMBtu로 떨어졌다.^[114]

2013년 포브스 잡지 기사에 따르면, 가스 가격이 US$3/MMBtu 또는 약 1,000 입방 피트당 3달러 미만으로 유지되면 천연 가스를 태워 전기를 생산하는 것이 석탄을 태우는 것보다 저렴하다.^[20] 베이커 연구소의 에너지 연구 센터 선임 이사인 켄 메들록은 미국의 셰일 가스 손익분기점 가격을 연구했다. 메들록은 "일부 유정은 1,000 입방 피트당 2.65달러에 수익성이 있으며, 다른 유정은 8.10달러가 필요합니다…중간값은 4.85달러입니다."라고 말했다.^[117] 에너지 컨설턴트 이언 메언스는 미국에 대해 "최소 비용은 1,000 입방 피트 또는 백만 BTU당 4~6달러 범위에 있습니다."라고 추정한다.^[118][119]

2018년 이후 셰일가스 경제성은 급격히 상승하여 상술한 내용은 과거 이야기가 되었고, 미국은 세계 최대 석유 수출국으로 올라설 전망이다. 셰일 가스 탐사의 부산물 중 하나는 심층 지하 셰일 매장량을 "타이트 오일" 또는 셰일 오일 생산에 개방하는 것이다. 2035년까지 셰일 오일 생산은 "프라이스워터하우스쿠퍼스(PwC) 보고서에 따르면 최대 2조 7천억 달러까지 세계 경제를 활성화할 수 있습니다. 이는 세계 전체 석유 생산량의 최대 12%에 달하여 하루 1,400만 배럴에 달하여 향후 수십 년 동안 세계 에너지 시장에 "혁명"을 일으킬 수 있습니다."^[14]

5. 1. 가격 변동

5. 2. 생산 비용

6. 국가별 현황

2013년 기준으로 여러 국가의 셰일 가스 잠재력이 연구되고 있지만, 미국, 캐나다, 중국만이 상업적인 규모로 셰일 가스를 생산하고 있으며, 상당한 셰일 가스 생산량을 보이는 국가는 미국과 캐나다뿐이다.^[30] 중국은 셰일 가스 생산량을 획기적으로 늘릴 야심찬 계획을 가지고 있지만, 기술, 물, 토지 접근성의 부족으로 인해 이러한 노력에 제동이 걸렸다.^[31][32]

아래 표는 에너지 정보청 (Energy Information Administration, EIA)에서 수집한 데이터를 기반으로 작성되었다.^[33] "기술적으로 회수 가능한" ^[34] 셰일 가스 매장량 추정치와 확인된 천연 가스 매장량을 함께 제공한다.

미국 EIA는 2011년에 여러 국가의 총 회수 가능 셰일 가스에 대한 이전 추정치를 발표했는데, 일부 국가의 경우 2013년 추정치와 크게 달랐다.^[35] 2011년에 862조 세제곱 피트로 추정되었던 미국의 총 회수 가능 셰일 가스량은 2013년에 665조 세제곱 피트로 하향 조정되었다. 2011년에 388 TCF로 추정되었던 캐나다의 회수 가능 셰일 가스량은 2013년에 573 TCF로 상향 조정되었다.

미국에 대해 EIA는 (2013년) 셰일 가스와 기존 가스를 모두 포함한 총 "습성 천연 가스" 자원을 2,431 tcf로 추정했다. 셰일 가스는 총 자원의 27%를 차지하는 것으로 추정되었다.^[33] "습성 천연 가스"는 메탄과 천연 가스 액체를 합한 것으로, 건조 가스보다 더 가치가 높다.^[36][37]

미국을 제외한 나머지 세계에 대해 EIA는 (2013년) 총 습성 천연 가스 자원을 20451조 세제곱 피트로 추정했다. 셰일 가스는 총 자원의 32%를 차지하는 것으로 추정되었다.^[33]

유럽은 미국의 매장량 862조 세제곱 피트에 비해 639조 세제곱 피트의 셰일 가스 자원 추정치를 가지고 있지만, 지질이 더 복잡하고 석유 및 가스 추출 비용이 더 비싸서 유정 하나를 시추하는 데 미국보다 최대 세 배 반이나 더 많은 비용이 들 수 있다.^[38] 유럽은 14개 이상의 유럽 국가에서 셰일 가스 자원 추정치가 이용 가능하여 59.5%의 가장 높은 연평균 성장률(CAGR)을 기록하며, 부피 측면에서 가장 빠르게 성장하는 지역이 될 것이다.^[39]

2013년 6월 미국 에너지부가 발표한 평가에 따르면, 세계 셰일 가스 매장량은 조사 대상 41개국 중 중화인민공화국이 1,115조 입방 피트로 가장 많았다. 2위는 아르헨티나, 3위는 알제리였으며, 미국은 4위(665조 입방 피트)로 중국의 60% 수준인 것으로 밝혀졌다.^[136] 하지만, 보스턴 컨설팅 그룹이 2013년 7월에 발표한 조사에 따르면, 2012년 말 기준으로 미국과 캐나다에서 굴착된 셰일 가스 생산을 위한 유정은 약 110,000개인 반면, 북미 외 지역의 유정은 200개 미만이었으며, 셰일 가스 및 셰일 오일 생산량의 99.9%가 북미에 집중되어 있어, 사실상 생산은 북미 1극 체제이다.^[136]

6. 1. 미국

7. 환경 문제

셰일 가스 개발은 환경 오염, 유발 지진 등 다양한 환경 문제를 야기할 수 있다.

== 기후 변화 ==

셰일가스는 연소 시 이산화 탄소 배출량이 석탄보다 적지만, 메탄 누출 문제가 심각하다.^[42][181] 메탄은 이산화 탄소보다 강력한 온실 가스로, 20년 동안 관찰했을 때 이산화탄소보다 105배, 100년 동안 관찰했을 때 33배 더 큰 지구 온난화 지수(GWP)를 가진다.^[43] 셰일가스 생산 과정에서 메탄이 누출될 경우 기후 변화를 악화시킬 수 있다.^[41]

여러 연구에서 셰일가스 개발 및 생산 과정에서 발생하는 메탄 누출률을 추정했는데, 총 생산량의 1% 미만에서 8%에 가까운 범위로 나타났다.^[44] 2011년 Climatic Change Letters에 발표된 연구에 따르면, 셰일가스를 사용하여 전기를 생산하는 것이 석유나 석탄으로 생산된 전기보다 더 많은 생애 주기 GWP를 초래할 수 있다고 주장했다.^[45] 코넬 대학교 로버트 W. 하워스 교수는 메탄 누출 및 배출의 영향을 포함하면 셰일가스의 생애 주기 온실가스 발자국이 석탄 및 연료유보다 훨씬 나쁘다고 주장했다.^[45][180]

그러나 미국 에너지부,^[46] 카네기 멜론 대학교,^[47] 메릴랜드 대학교^[48] 등의 다른 연구에서는 하워스 교수의 연구에 결함이 있다고 지적하며 다른 결론을 제시했다. 천연 자원 방어 위원회는 하워스 교수가 사용한 20년의 기간이 정책 분석에 적합하지 않다고 비판했다.^[49] 2012년 로렌스 캐슬은 "더 합리적인 누출률과 비교 기준"에 따라 "셰일 가스는 석탄의 절반, 어쩌면 3분의 1의 GHG 발자국을 가진다"고 주장했다.^[50]

2013년 미국 환경 보호청은 천연가스 생산 및 배송 과정에서 발생하는 메탄 누출량을 20% 줄였다.^[51] 2014년 맨체스터 대학교 연구는 셰일가스가 엄격한 규제를 수반할 경우에만 건전한 환경 옵션이 될 수 있다고 결론지었다.^[54][55][56]

== 수질 오염 ==

셰일가스 개발 과정에서 사용되는 화학 물질과 폐수 처리 문제는 수질 오염의 주요 원인으로 지목된다.^[58][59] 수압 파쇄 과정에는 다량의 물과 함께 마찰 감소제, 녹 방지제, 미생물 살균제 등 다양한 화학 물질이 첨가된다.^[58] 이 과정에서 사용된 물의 상당량은 회수되어 처리되지만, 일부는 지하에 남아 지하수 오염을 유발할 수 있다는 우려가 제기된다.^[59] 업계에서는 지하수 오염 가능성이 매우 낮다고 주장하지만, 미국 등 셰일가스 개발 지역에서는 중금속 등에 의한 수질 오염 사례가 보고되기도 하였다.^[59]

액화 프로판 가스를 이용한 수압 파쇄 기술은 물 사용량과 환경 훼손을 줄일 수 있는 대안으로 제시되기도 한다.^[60]

2005년 에너지 정책법에 따라 수압 파쇄는 안전한 식수법 적용 대상에서 제외되었다.^[61]

2011년 5월, 펜실베이니아 북동부 지역의 셰일가스 시추 지역에서 얕은 지하수가 메탄으로 오염되었다는 연구 결과가 발표되었다.^[62] 같은 해 12월, 미국 환경 보호국(EPA)은 와이오밍 주 파빌리온 지역의 지하수 오염이 셰일가스 개발과 관련이 있을 수 있다는 초안 결과를 발표했다.^[64] 그러나 EPA는 이 결과가 해당 지역에 특정한 것이라고 밝혔으며, 와이오밍 주지사 맷 미드는 추가 조사의 필요성을 강조했다.^[64][65]

매사추세츠 공과대학교(MIT)의 2011년 연구에 따르면 셰일가스 개발의 환경적 영향은 관리 가능하며, 파쇄 유체로 인한 지하수 오염 증거는 없다고 언급했다.^[67] 다만, 메탄 오염 사례는 부실한 운영 관행 때문이라고 지적하며, 업계 최고 수준의 관행 적용을 권고했다.^[67]

2012년 7월, EPA는 펜실베이니아 주 디목 지역의 개인 식수 우물에 대한 테스트 결과, 일부 우물에서 비소, 바륨, 망간 등의 수치가 높게 나타났다고 발표했다.^[68] EPA는 수처리 시스템 설치를 통해 해당 물질의 농도를 허용 가능한 수준으로 낮추었다고 밝혔다.^[68]

듀크 대학교의 연구에 따르면 펜실베이니아 블랙릭 크릭의 조세핀 염수 처리 시설 배출 지점 하류에서 상류보다 약 200배 높은 라듐 수치가 검출되었다.^[69][70] 이는 생물 축적의 위험을 야기할 수 있으며, 연구는 독립적인 모니터링 및 규제의 필요성을 강조했다.^[69][70]

미국 환경 보호국(EPA)에 따르면 청정 수질법은 셰일 가스정에서 지표면 하천으로의 배출에 적용된다.^[71]

석탄 채굴또한 수질 오염을 유발할수 있는데, 폐기물 더미에서 발생하는 유출수는 지역 하천을 오염시키고, 광산 폭발은 지하수를 유독성 중금속에 노출시킬 수 있다.^[91]

프래킹 액체로 지표면 수로와 지하수를 오염시키는 것은 문제가 된다.^[96] 셰일 가스 매장량은 일반적으로 지하 수천 피트 아래에 있는데, 메탄 이동, 회수된 폐수의 부적절한 처리, 재주입정을 통한 오염 사례가 있었다.^[97]

석탄 생산 및 연소 관련 수명 주기 물 사용량과 오염은 셰일 가스 생산과 관련된 것보다 훨씬 크다. 석탄 자원 생산은 셰일 가스 생산에 비해 100만 영국 열 단위당 최소 두 배의 물이 필요하다.^[98] 펜실베이니아와 같은 지역은 셰일 붐 덕분에 에너지 생산에 대한 물 수요가 절대적으로 증가했지만, 셰일 유정은 실제로 기존 천연 가스에 비해 에너지 단위당 폐수를 절반 미만으로 생산한다.^[92]

석탄 화력 발전소는 천연 가스 발전소보다 2~5배 더 많은 물을 소비한다. 석탄 1MWh당 520~1040갤런의 물이 필요한 반면, 가스 복합 사이클 발전은 1MWh당 130~500갤런이 필요하다.^[99]

미국 동해안의 셰일가스 채굴 현장 주변에서는 수도꼭지에 불을 붙이면 불꽃이 일거나 물의 색과 냄새가 변하는 등의 오염 사례가 확인되면서, 지하수 오염으로 인한 인체 및 환경 영향에 대한 우려가 커지고 있다.^[178][182] 채굴 회사는 이러한 문제와의 관련성을 부인하고 있지만, 주민들에게 금전적 보상과 물을 공급하고 있다.^[182] 듀크 대학교 등의 조사에서는 채굴 지역 주변 우물물에서 높은 농도의 메탄이 검출되고 있다는 사실이 밝혀졌다.^[183]

== 유발 지진 ==

수압 파쇄는 미세 지진파를 발생시키는데, 이는 파쇄 범위를 파악하는 데 사용되기도 한다.^[72] 그러나 수압 파쇄로 인해 사람이 느낄 수 있는 큰 지진이 유발된 사례도 보고되고 있다.^[73] 2012년 미국 지질 조사소(USGS)는 미국 중부 대륙에서 모멘트 규모 3 이상 지진 발생 횟수가 2001년부터 크게 증가하여 2011년에는 20세기 수준보다 6배나 증가했다고 발표했다.^{[74][75][184]} 멤피스 대학교 지진 연구 정보 센터의 연구원은 단층으로 밀려 들어간 물이 단층의 미끄러짐을 유발하여 지진을 일으키는 경향이 있다고 추정한다.^{[74][75][185][186]}

오하이오주 영스타운 지역에서는 2011년부터 2012년까지 109개 이상의 소규모 지진이 감지되었는데, 이는 심부 유체 주입정과 관련이 있었다. 2012년 미국 상원 에너지 및 천연 자원 위원회 청문회에서 머레이 히츠만 박사는 미국 내 약 35,000개의 수압 파쇄 셰일 가스 우물 중 셰일 가스 개발로 인한 유발 지진이 확인된 사례는 잉글랜드 블랙풀에서 발생한 단 한 건뿐이라고 증언했다.^[76]

2016년 3월, USGS는 오클라호마주에서 인위적 요인에 의한 유발 지진 위험도가 높아지고 있다고 발표했다.^[187] 2019년 2월에는 중국 쓰촨성 룽셴현에서 발생한 규모 4 이상의 지진으로 인해 셰일 가스 채굴에 의한 유발 지진설이 제기되었고, 주민들의 항의로 채굴이 일시 중단되기도 했다.^[188][189]

== 기타 환경 문제 ==

셰일가스 개발은 토지 사용, 소음, 대기 오염 등 다양한 환경 문제를 야기할 수 있다.^{[91][92][93][103]} 특히 1,000~3,000m 깊이의 시추 작업과 함께 물, 모래, 세제로 구성된 유체를 600bar의 압력으로 주입하는 과정에서 지하수 오염이 발생할 수 있다.^[103] 이는 주로 케이싱을 따라 탄화수소가 누출된 결과이다.

지표 설치를 위해서는 도로망에 연결된 콘크리트 또는 포장된 토양이 필요하며, 생산된 가스를 운반하기 위한 가스관도 설치되어야 한다. 각 농장은 평균 3.6ha의 면적을 차지하며, 이는 경관의 단편화를 초래할 수 있다.^[103] 시추공 하나는 약 2천만 리터의 물을 필요로 하는데, 이는 약 10만 명의 일일 소비량에 해당한다.^[103]

수평 시추 기술의 발달로 인해 가스 시추의 환경 영향은 최근 몇 년 동안 급격하게 변화했다. 기존 지층에 대한 수직 시추는 자원 위의 표면적의 5분의 1을 차지했지만, 현재의 수평 시추는 그보다 20배 적은 영향을 미친다. 6에이커의 수평 시추 패드는 지하 1,000에이커 면적에서 가스를 추출할 수 있다.^[92]

셰일 가스 시추탑의 면적(3~5에이커)은 단일 풍력 터빈에 필요한 토지 면적보다 약간 더 크지만,^[93] 콘크리트 사용량이 적고, 높이가 3분의 1에 불과하며, 20~30년 대신 단 30일 동안 존재한다. 시추 패드를 설치하고 실제 수압 파쇄를 완료하는 데는 7~15주가 소요된다. 그 후 시추 패드는 제거되고, 우물의 수명 동안 차고 크기의 단일 웰헤드만 남는다. 2015년 페이에트빌 셰일에 대한 연구에 따르면, 성숙한 가스전은 토지 면적의 약 2%에 영향을 미쳤고, 가장자리 서식지 생성을 실질적으로 증가시켰다. 웰당 평균 토지 영향은 3헥타르(약 7에이커)였다.^[94]

또한, 추출된 연료의 2%에서 8%가 우물에서 대기 중으로 방출될 수 있는데, 이는 주로 메탄(CH₄)으로 구성되어 있으며, CO₂보다 훨씬 강력한 온실 가스이다. 셰일가스 개발로 인해서는 생태계 파괴와 생물 다양성 감소에 대한 우려도 제기되고 있다.

분류:셰일가스

분류:환경 문제

분류:지구 온난화

분류:수질 오염

분류:지진

7. 1. 기후 변화

7. 2. 수질 오염

7. 3. 유발 지진

7. 4. 기타 환경 문제

8. 사회적 영향

셰일 가스 개발은 지역 경제 활성화, 일자리 창출 등 긍정적 영향을 미칠 수 있지만, 지역 사회 갈등, 인프라 부족, 환경 문제 등 부정적 영향을 초래할 수도 있다. 셰일 가스 개발은 호황기에 일련의 계층적인 사회 경제적 영향을 미치는데, 여기에는 긍정적인 측면과 부정적인 측면이 모두 포함된다.^[84]

셰일 오일 및 가스 채굴은 증가된 노동 수요(고용)^[85], 소득 창출(더 높은 임금)^[86], 토지 및/또는 기타 경제 활동에 대한 방해(잠재적으로 보상을 초래)와 같은 세 가지 직접적인 초기 측면을 갖는다. 이러한 주요 직접적 영향에 따라 노동 수요 충족을 위한 유입, 임시 및/또는 영구 거주자 유치, 상품 및 서비스 수요 증가와 같은 2차적 영향이 발생하며, 이는 간접 고용 증가로 이어진다.^[87] 호황 조건에서 상품 및 서비스 수요 증가는 고용을 창출하고, 이는 다시 상품 및 서비스 수요를 증가시키는 순환 관계가 형성될 수 있다.

이러한 증가는 기존 인프라에 부담을 주게 된다. 주택 가치 상승, 임대료 증가, 새로운 주택 건설(완료까지 시간이 걸릴 수 있음), 새로운 유형의 사람들이 해당 지역으로 이동함에 따른 인구 통계 및 문화 변화^[88], 소득 분배 변화, 갈등 가능성, 물질 남용 증가 가능성, 새로운 유형의 서비스 제공과 같은 3차 사회 경제적 영향이 발생한다.^[84]

이러한 영향의 반대 현상은 불황 조건에서 발생하며, 주요 영향의 감소는 2차적 영향의 감소로 이어진다. 그러나 비전통 채굴의 불황기는 전통적인 에너지 채굴보다 심각하지 않을 수 있다.^[89] 업계의 분산된 특성과 시추율을 조정할 수 있는 능력으로 인해, 불황 단계가 얼마나 심각한지, 그리고 개최 커뮤니티가 침체기 동안 사회적 회복력을 어떻게 유지할 수 있는지에 대한 논쟁이 문헌에서 이루어지고 있다.^[90]

9. 한국의 셰일가스 개발에 대한 입장 (더불어민주당 관점)

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