비전통 석유자원 종류 - 오일샌드 매장량, 채굴, 상업생산

 

<INDEX>

• 비전통원유(Unconventional Oil) 종류 
• 비전통석유자원 정의와 영향
• 오일샌드 정의와 상업생산 가치
• 주요국 오일샌드 매장량 추정
• 오일샌드 채굴 방법(마이닝 공법)

 
 
안녕하세요. EnerTravel입니다. 
 
오늘 주제는 비전통 석유자원 종류 첫번째 시간으로 '오일샌드 매장량, 채굴 방식'입니다. 
원유 생산/시추 등 E&P(Exploration & Production) 사업이 궁금하신 분들은 아래 이전 글을 참조해주세요.

2024.05.15 - [EnergyTok/에너지·정유·화학] - 석유는 어떻게 만들어졌을까, 석유 생성과정, 유전 형성 조건

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2023.04.15 - [EnergyTok/에너지·정유·화학] - 원유 생산, E&P 사업, 석유 산업 Upstream

원유 생산, E&P 사업, 석유 산업 Upstream

 
 

비전통원유(Unconventional Oil) 종류 

 

1) 오일샌드 (Oil Sand)

중질유가 10% 이상 함유되어 있는 모래 또는 사암으로 미국과 중국 매장량 많음
 

2) 초중질원유 (Extra Heavy Crude)

무거운 기름(API 10 이하)이며, 점성이 강한 원유로 역청과 같이 반고체로 존재.  주로 발전용 연료로 사용되었으나, 가격이 저렴하여 최근 상압증류공정에 일부 투입하여 정제마진을 높이는 기술이 주목받고 있음
 

3) 가스액화연료 (Gas to Liquids) 

천연가스를 물리적, 화학적으로 가공하여 상온에서 사용할 수 있는 액체 상태의 가스 연료
 

4) 석탄액화연료 (Coal to Liquids)

석탄의 가스화 및 화학반응을 통해 생산하거나 석탄에서 직접 원유 성분을 추출한 액체 상태의 석탄으로 평시에는 경제성이 나오지 않으나, 과거 2차대전 당시 원유 수입 금수조치에 반발한 독일과 일본제국이 생산하여 군수물자로 사용한 이력이 있음
 

5 )셰일오일 (Shale Oil)

원유 성분이 들어있는 퇴적암에서 추출한 연료
 
 

비전통석유자원 정의와 영향

 
현재 상업적 생산이 이뤄지고 있는 대표적인 비전통석유자원은 캐나다의 오일샌드, 베네수엘라의 초중질유, 미국의 셰일 및 치밀 가스/오일 등이 있는데요. 비전통석유자원이란 기존의 전통석유자원과 비교하여 탐사 위험도가 없고 대량으로 부존 하지만, 개발 및 생산비용이 높아 저유가 시기엔 개발을 하지 못하던 석유자원이었습니다. 이후 지속된 고유가와 기술의 진보로 점차 감소되는 전통석유자원의 생산량을 보조할 수 있는 자원으로 부상하여 더 이상 비전통자원이 아닌 자원으로 세계 석유 공급의 한 축을 맡고 있습니다. 특히, 세계 제일의 석유 소비국이며 수입국이던 미국이 중동의 사우디아라비아를 제치고 세계 최대 원유 생산 국가로 자리매김하게 될 수 있게 된 원인도 대표적인 비전통자원인 셰일 오일의 개발 덕분인 만큼 국제 원유 시장에서도 엄청난 영향력을 행사하고 있습니다.

미국 석유평가공학회(SPEE)에서는 아래의 특징으로 석유자원을 비전통 석유자원으로 정의하고 있습니다.

- 인근 유정의 정보와 상관성이 매우 약함
- 한 유전 내에서는 통계적으로 의미 있는 경향을 보임
- 수리동역학적 평형이 아닌 상태에서도 석유가 부존
- 넓은 지역에 연속적으로 분포
 
 

오일샌드 정의와 상업생산 가치

 
오일샌드는 액체상태의 원유가 매장되어 있는 일반 유전과 다르게 석유가 돌이나 모래에 달라붙어 있는 유전을 의미하는데요. 지하에서 생성된 석유가 지표면 근처까지 올라오면서 수분은 증발되고 원유 성분만 모래에 굳는 원리입니다. 보통 2t의 오일샌드에서 1배럴 정도의 원유를 생산할 수 있으며 오일샌드에는 비튜멘(bitumen), 모래, 물, 점토가 혼합되어 있는데요. 이 중 비튜멘은 갯벌과 같은 검은색의 끈적끈적한 점성질 중질유로 오일샌드에 약 5~15% 정도 포함되어 있으며 오일샌드가 연료로서 가치를 갖게 해주는 핵심 성분입니다. 

오일샌드에서 석유를 채굴하기 위해서는 흙에서 원유를 추출하고 정제할 수 있는 별도의 기술이 필요한데요. 자연 상태의 비튜멘은 특유의 점성질로 인해 송유관을 통과할 수가 없어 열을 가하거나 희석제와 혼합해 점성도와 비중을 낮춰야만 수송이 가능하여 생산 과정이 훨씬 까다로운 편입니다. 이러한 이유로 기존의 전통적 석유와 달리 개발 및 생산 비용이 비싸 오일샌드는 지금까지 연료로 상용화되지 못하고 방치되어 있었으나, 2010년대 이후 대규모 분리 기술이 활발하게 도입되며 각국의 개발 및 투자가 집중되고 있습니다. 
 
 

주요국 오일샌드 매장량 추정

국가명	매장량
캐나다	1,736억 배럴
카자흐스탄	420억 배럴
러시아	284억 배럴
나이지리아	6억 배럴
앙골라	5억 배럴

 

전 세계적으로 가장 많은 양의 오일샌드가 매장되어 있는 캐나다 앨버타 주의 매장량뿐만 아니라 최근에는 다른 나라에 매장된 오일샌드도 경제성 및 생산성이 높아져 캐나다는 본격적인 개발에 착수해 생산량이 크게 증가하고 있습니다. 
 
 

오일샌드 채굴 방법(마이닝 공법)

 
오일샌드 채굴 공법은 크게 노천채굴과 지하채굴 2가지로 분류되는데요. 오일샌드가 약 75m 이내 지하에 매장되어 있는 경우 노천채굴 방법을 이용하며 더 깊이 매장되어 있을 때는 지하채굴 방법으로 석유를 생산하게 됩니다. 
 

1) 노천채굴법

① 노천광산에서 오일샌드 채굴
② 파쇄기에 넣어 오일샌드 분쇄
③ 오일샌드와 물을 혼합한 후 파이프를 통해 추출공장으로 이송
④ 분리기에서 물, 거품, 모래로 분리하고 거품 제거
⑤ 솔벤트와 혼합 후 원심 분리기를 이용하여 물과 모래를 제거한 비튜멘으로 원유 생산

노천채굴 방법은 중장비로 채굴한 오일샌드를 분리 장치에 넣어 원유를 생산하는 방식이며 오일샌드를 중장비가 채굴할 수 있을 정도로 지표면 가까이에 노출되어 있을 때 사용하게 됩니다.

2) 지하채굴법 (증기주입) 
① 고압의 증기를 오일샌드 광구로 주입
② 파이프에서 뿜어져 나온 뜨거운 증기가 오일샌드를 희석
③ 오일샌드가 유동화되면서 모래와 분리된 비튜멘을 하단 파이프로 채집
④ 회수장치를 통해 지상으로 비투멘(역청) 운송 

지하채굴 방식은 지하로 주입하는 수증기의 압력을 이용하여 원유를 생산하는 방식인데요. 주로 땅 속 깊이 묻혀있을 때 사용되며 현재 오일샌드 추정 매장량의 약 80%는 지하채굴 방식으로 생산되고 있습니다.

 

 

이상 '비전통 석유자원 종류 - 오일샌드 매장량, 채굴'를 정리였습니다.

다음 주제는 '비전통원유 셰일가스, 셰일오일' 포스팅입니다.