안녕하세요. 이번엔 산업 발전의 필수 에너지 석유(oil) 가스(gas)에 대해 알아보겠습니다.
석유산업이란?
석유 산업은 탐사, 시추, 정제 등을 거쳐 석유제품을 생산·판매하는 산업으로, 1970년대 이후 글로벌 에너지 소비의 중심이 되었다. 2022년 기준, 전 세계 에너지 소비량(178,899TWh) 중 약 51.6%(92,382TWh)가 석유와 가스에서 공급된다. 석유 매장 지역이 특정 국가에 집중되어 있어 산유국과 소비국이 구분되며, 각국은 에너지 안보 차원에서 석유 산업을 주시한다. 또한, 석유 산업은 탄소 규제 및 친환경 에너지 정책의 영향을 받는다.
석유의 역사
고대부터 석유는 ‘역청’으로 불리며 신비롭고 주술적인 물질로 여겨졌다. 노아의 방주 방수재, 수메르인의 조각상, 바빌로니아 건축 접착제, 이집트 미라 제작 등에 사용되었으며, 상처 치료 및 주술 용도로도 활용되었다. 이후 석유는 등불 연료로 쓰이기 시작했으며, 1625년 요한 홀크는 석유 증류 가능성을 제기했으나 일반화되기까지 200년이 걸렸다. 18세기까지 유럽과 미국에서는 식물유와 고래기름이 주요 연료였으나, 1859년 드레이크가 최초로 유전을 굴착하며 석유 대량 공급 시대를 열었다. 이후 석유 정제 산업이 등장하고, 등유 램프가 19세기 말 전 세계적으로 보편화되었다.
1885년 독일의 다임러가 휘발유 내연기관을 개발하며 석유는 등불 연료에서 수송 연료로 전환되었다. 이후 1892년 디젤이 디젤엔진을 개발하며 석유제품이 대량 생산되었고, 자동차, 항공기, 선박 산업이 탄생했다. 초기에는 석탄이 풍부한 유럽 국가들이 석유 전환을 반대했으나, 영국은 해군력 강화를 위해 석유 사용을 추진했다. 1912년 미국에서 현대적 정유공장이 건설되며 석유산업이 급성장했고, 1차 세계대전 이후 석유는 전략 물자로 자리 잡았다. 제트엔진 개발로 항공 연료 수요가 증가했고, 윤활유 역시 기계산업에서 필수품이 되었다. 1950년 이후 석유화학산업이 발전하며 현대 석유산업이 눈부시게 성장했다.
석유의 두가지 형태 '원유' 와 '천연가스'
석유는 다양한 형태로 발견될 수 있는데, 주요한 형태로는 액체 상태의 원유와 기체 상태인 천연가스가 있다.
- 원유(crude oil): 자연 상태에서 존재하는 액체 탄화수소 혼합물. 원유는 정유 과정을 통해 사용할 수 있는 형태로 가공되는데, 여러 운송 수단의 동력원으로써 매우 중요한 역할을 수행하며 화학 제품의 원료로서 플라스틱, 섬유, 비료 등 다양한 분야에서 활용된다.
- 천연가스(natural gas): 자연 상태에서 존재하는 기체 탄화수소 혼합물. 천연가스는 주로 연료로 사용되는데, 난방이나 발전용 수요가 가장 크다.
석유의 가공 및 사용처
석유는 오랜 기간 지하에서 형성된 탄화수소 혼합물로, 정유 공정을 통해 다양한 석유 제품이 생산된다. 원유를 가열하면 끓는점 차이에 따라 LPG, 휘발유, 나프타, 등유, 경유, 중유, 아스팔트 등으로 분리된다. 대부분 운송수단의 연료로 사용되지만, 나프타는 석유화학제품의 원료로 활용된다. 마찬가지로, 가스도 분류 과정을 거쳐 연료와 원료로 사용된다.
석유 매장량과 생산량의 이해
석유의 부존량, 매장량, 생산량은 각각 다른 개념이다. **매장량(reserves)**은 상업적으로 생산 가능한 자원의 양을 의미하며, 이를 판단하기 위해 다섯 가지 조건이 필요하다: ① 개발을 위한 합리적 계획 수립, ② 개발계획의 경제성 평가, ③ 시장과 생산량의 존재, ④ 생산 및 수송 가능성과 법·제도·환경적 제약 없음, ⑤ 광구권 허가기간 확보. 이러한 조건을 충족해야 매장량으로 인정된다. 생산량은 매장량 중 실제 생산된 양을 의미한다. 따라서 부존량이 많다고 해서 반드시 매장량이나 생산량이 많은 것은 아니며, 국가별로 차이가 발생한다.
석유산업의 상류(Upstream)
석유 산업은 석유의 생산, 수송, 정제, 판매를 포함하며, 이 중 석유를 탐사·개발·생산하는 분야를 상류 부문(Upstream)이라 한다. 석유 탐사는 X-ray나 MRI처럼 지하 구조를 분석하는 물리탐사 방법을 이용한다. 탐사는 근원암에서 이동한 석유가 모인 트랩(Trap) 구조를 찾는 것으로 시작되며, 이를 확인하기 위해 탐사 시추를 진행한다. 석유가 저장되는 저류암(Reservoir rock)과 이를 가두는 덮개암(Cap rock)이 함께 형성된 구조를 트랩이라 하며, 대표적인 형태가 배사구조(Anticline)이다. 탐사의 핵심은 이러한 트랩을 찾아 석유 존재 여부를 확인하는 것이다.
*석유시추*
시추는 내시경이나 수술처럼 직접 지하를 탐사하는 과정으로, 높은 비용 때문에 물리탐사를 통해 유망한 지역을 선정한 후 진행된다. 시추는 지표와 지하 저류층을 연결하는 과정으로, 무너짐을 방지하기 위해 큰 직경으로 시추 후 철제 파이프(케이징)를 삽입하고 시멘팅을 반복한다. 깊어질수록 압력과 온도가 상승하여 폭발을 방지하기 위해 시추용액으로 열을 식히고 압력을 조절한다. 탐사 시추를 통해 석유 존재 여부뿐만 아니라 저류층의 두께, 공극률, 오일 포화도 등 중요한 정보를 얻을 수 있다.
탐사 시추로 석유를 발견하면 경제성이 확인된 경우 개발 단계로 진행된다. 평가 시추를 통해 매장량을 정밀 계산하고, 생산량과 비용을 고려하여 경제성을 평가한다. 개발이 결정되면 생산설비를 설치하고 석유 생산을 시작하며, 저류층 압력 감소로 생산량이 줄어들 경우 물과 가스를 재주입하여 보충한다. 일반적으로 약 35%만 생산되며, EOR 기술을 활용해 회수율을 높인다. 생산비용이 수익을 초과하면 생산을 종료하고 폐공 절차를 수행하며, 이를 위한 비용은 미리 마련해야 한다.
석유산업의 중류(Midstream)
석유산업의 중류는 석유 생산지와 소비지를 연결하는 과정으로, 주로 파이프라인을 이용한다. 초기에는 석유개발회사가 직접 운송했지만, 이후 전문 기업이 등장했다. 파이프라인은 유정에서 석유를 모으는 수집용과 정유공장까지 운반하는 수송용으로 나뉘며, 수송용은 직경 40인치 이상으로 크다. 소비지 위치에 따라 운반선을 이용하기도 한다. 파이프라인은 설치 후 운송비가 저렴해 작은 유전도 경제성이 있지만, 유조선 운송은 비용이 높아 대규모 유전에서만 수익성이 확보된다.
석유산업의 하류(Downstream)
하류 부문은 정유, 석유화학, 주유소 등으로 구성되며, 원유를 정제하여 휘발유 등 석유제품을 생산하는 과정이다. 원유는 정제시설에서 증류 과정을 거쳐 활용되며, 일부는 석유화학 원료로 사용된다. 산유국은 원유를 정제 후 국내 사용하거나 수출하며, 한국은 정유 기술력이 높아 수입 원유를 정제해 절반가량을 해외로 수출한다. 정제시설 구축에는 많은 투자가 필요해 선진국에 집중되어 있으며, 중동 산유국들도 정제 및 석유화학 산업으로 영역을 확대하고 있다.
휘발유처럼 가벼운 성분이 많이 산출되는 원유를 경질유라고 아스팔트처럼 무거운 성분이 많은 원유를 중질유라고 부른다. 석유가 다른 에너지원과 비교해서 특별한 점 중 하나가, 석유를 석유화학제품의 원료로 사용한다는 것이다. 원유의 증류에서 나오는 나프타(Naphtha)는 석유화학산업의 기초 유분이나 중간원료로 사용되어 다양한 제품을 만드는 가공 산업에 이용되고 있으며 대표적으로 합성수지, 합성섬유, 합성고무 형태로 사용하는 플라스틱 가공산업, 섬유산업, 고무산업이 있다. 우리 생활에 사용되는 제품의 70% 이상은 석유에서 나온다고 한다.
*셰일가스 등장*
2000년대 중반 미국의 셰일가스 붐으로 값싼 가스를 활용한 석유화학 산업이 성장하며 제조업이 회복되고 있다. 특히 에틸렌은 원유 정제에서 나오는 나프타뿐만 아니라 천연가스로도 생산 가능하다. 원유와 가스의 에너지등량 가격비는 약 6:1이지만, 미국의 가스 가격은 낮아 원유 기반 나프타와 경쟁할 수 있다. 셰일가스와 치밀 오일의 증산은 석유산업 전반에 큰 영향을 미치고 있으며, 안정적 원유 확보 전략은 상류·중류 부문과 연계해 추진될 필요가 있다.
석유산업의 구조
<석유산업의 생산 단계>
석유산업은 상류, 중류, 하류의 세 부문으로 구성된다. 상류(Upstream)에서는 석유가 매장된 장소를 탐사하고, 유전을 시추하고, 채유시설을 건설하여 석유를 생산한다. 중류(Midstream)에서는 석유를 생산지부터 정유 공장까지 운송하고 저장한다. 하류(Downstream)에서는 원유를 석유 제품으로 가공하고 여러 채널을 통해 소비자에게 판매한다. 석유 산업의 규모가 증가하면서, 각 생산단계는 석유 산업의 세부 산업으로 성장했다.
*석유산업의 특성*
석유 산업은 막대한 자본이 필요한 자본집약적 산업이다. 상류 부문에서 유전 탐사와 개발에는 수백만수천만 달러가 들며, 개발 비용도 1억 배럴당 23억 달러에 달한다. 중류와 하류 부문도 파이프라인, 유조선, 정유시설 구축에 많은 투자가 필요하다. 또한, 탐사부터 생산까지 57년, 투자 회수까지 37년이 걸리는 장기 사업이다. 기술집약적 특성도 강해, 3D 탐사 등 첨단 기술이 적용되지만 성공률은 10% 이하다. 혁신은 탐사·시추의 불확실성 감소, 생산 효율 향상, 환경 영향 축소 방향으로 진행되고 있다.
석유산업 핵심인 중동 정세 2024 회고와 2025 전망
2024년 중동 정세 요약
1. 이스라엘·하마스 전쟁과 중동 전면전 위기
- 전쟁 지속: 2023년 10월 7일 하마스의 기습 공격 이후 이스라엘이 ‘제2의 독립전쟁’을 선포하고 가자지구에서 전면전을 벌이며 하마스 궤멸을 목표로 함.
- 이란 개입과 전면전 위기: 2024년 4월, 이란이 사상 최초로 이스라엘 본토에 330여 기의 미사일·드론 공격을 감행했고, 이스라엘도 보복 공격을 단행하면서 중동 전면전 가능성이 급부상함.
- 확전 방지: 미국·이스라엘·아랍국 간 통합 방공체계 덕분에 이란의 공격이 99% 격추되었고, 확전 없이 충돌이 일단락됨.
2. 이스라엘의 역내 역학 구도 재편
- 이란 프록시 조직 공격 강화:
- 9월, 헤즈볼라의 대규모 공격 움직임을 포착한 이스라엘이 전투기 100대를 동원해 선제 타격.
- 헤즈볼라 지도부(하산 나스릴라), 하마스 주요 지도자(무함마드 데이프, 이스마일 하니예, 야히아 신와르) 차례로 제거됨.
- 국제적 비난:
- 가자지구와 레바논에서 인도주의 위기가 심각해지며 국제사회에서 이스라엘을 향한 비판 고조.
- 국제형사재판소(ICC)는 네타냐후 총리와 하마스 지도자에 대해 전쟁범죄 혐의로 체포영장을 청구.
- 미국의 레임덕으로 인해 이스라엘이 11월 미 대선 전까지 공세를 지속할 가능성이 큼.
- 국내 정치적 위기:
- 인질 귀환 실패, 전쟁 장기화, 미국과의 신뢰 훼손 등으로 네타냐후 총리의 퇴진 요구 거세짐.
- 네타냐후는 정치적 생존을 위해 전쟁을 계속한다는 비판을 받고 있음.
3. 수니파 아랍국가들의 실용주의적 전략
- 이스라엘과 협력 심화: 사우디아라비아·아랍에미리트 등은 이란 프록시의 위협을 견제하기 위해 이스라엘과 전략적 협력을 강화.
- 팔레스타인 문제 활용: 사우디는 이스라엘과의 국교 수립 협상에서 ‘두 국가 해법’을 강력히 요구하며 외교적 레버리지로 활용.
- 미국과 협상: 사우디는 미국과의 방위 조약, 핵 프로그램 지원 등을 요구하며 중국과의 협력 가능성을 레버리지로 사용.
4. 이란의 대응과 러시아와의 밀착
- 전면전 회피: 헤즈볼라가 궤멸 상태에 빠지면서 이란은 이스라엘과의 정면 충돌을 피하고 ‘전략적 인내’ 유지.
- 대리조직 재정비: 이라크 등지에서 프록시 조직을 강화하며 ‘저항의 축’ 재건 시도.
- 러시아와 군사협력 확대: 드론, 미사일 등 군사 지원을 강화하며 반미 연대 심화.
2024년 중동은 이스라엘·하마스 전쟁, 이란·이스라엘 간 무력 충돌로 극도의 혼란과 불확실성 속에 있었으나, 미국·아랍국과의 협력으로 확전은 방지됨. 이스라엘은 이란 프록시를 약화시키며 역내 주도권을 강화했지만, 국제적 비난과 국내 정치 불안이 커지고 있음. 한편, 수니파 아랍국가들은 실용주의적 접근으로 이스라엘·미국과의 협력을 강화하는 한편, 이란과의 관계도 유지하려는 전략을 펼치고 있으며,
2025년에는 이스라엘, 사우디아라비아, 아랍에미리트, 이란 등이 역내 질서 재편을 위해 전략을 재구성할 전망이다. 이스라엘은 미국의 휴전 압박을 무시하며 독자 행보를 강화하고, 미국은 탈중동 정책과 지역 안정화 사이에서 딜레마에 빠질 것이다. 그러나 미국의 중부사령부는 지역 방위 체제를 강화하며 동맹국들의 안보 협력을 지원할 것이다. 또한, 반미 연대(러·중·이란)에 대응해 이스라엘과 아랍 국가들이 협력을 강화할 것으로 보인다. 가자지구 전후 재건도 미국의 주요 중동정책 의제로 부상할 전망이다.
석유산업의 위협요소
친환경에너지와 원자력은 석유의 대체재로 주목받고 있다. 풍력, 태양광, 수력 등 재생에너지는 유한한 자원에 의존하지 않으며, 정부 지원과 기술 발전으로 경제성이 확보되고 있다. 에너지 저장 기술이 발전하면서 간헐성 문제도 해결될 가능성이 커지고 있다. 원자력은 탄소 배출이 거의 없고 효율성이 높아 석유·가스를 대체할 수 있으며, 소형모듈원자로(SMR) 등 첨단 기술로 안정적인 전력 공급이 가능하다. 다만 안전성 우려 와 폐기물 관리 문제는 해결 과제로 남아 있다.
여기까지 산업 발전의 핵심 에너지인 석유산업에 대해 알아보았습니다.
감사합니다.
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