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미국 Eagleford 육상광구 

출처. 한국석유공사

에너지 판도 뒤흔드는 ‘셰일가스’

조선, 해양 산업에 파장 일으키며

‘가스의 황금시대’ 여나?

<편집자 주>

유가가 연일 하락중이다. 최근 원유가격은 반 토막이 나기에 이를 정도다. 업계에서는 이를 중동과 미국의 원유 생산 증가와 세계경기 둔화로 인한 기름수요 하락, 셰일가스(Shale Gas) 생산의 본격화 때문으로 판단하고 있다.

미국은 최근 원유 생산에 박차를 가하면서 셰일가스 발굴도 늦추지 않고 있다. 이는 2012년 오바마 행정부가 셰일가스 발굴이 결코 온실 가스를 증가시키지 않는다는 것을 긍정한 후부터다. 즉, 미국은 셰일가스가 탄소 발화를 바꿔 놓을 것으로 인정하고 있다고 파악된다.

영국의 에너지기후변화국에서도 2013년 셰일가스가 갖는 이산화탄소량이 과거와 다르게 더 하락하고 있다고 발표하고 나섰다. 그에 따라 세계는 셰일가스 생산에 박차를 가하고 있다.

이와 같이 유가 하락과 북미 셰일가스 수출 활성화 등의 상황과 관련해 올해는 해양플랜트 발주가 줄고, LNG선 발주는 증가하는 양상을 띨 것으로 전망된다. 이러한 상황은 국내 조선업계들이 액화천연가스(LNG)운반선과 초대형 컨테이너선 등 기술력 차이로 중국이 넘보지 못하고 있는 고부가가치 선박 건조에 주력하게 할 것으로 추정된다. 세계에서 LNG선 건조능력을 갖춘 조선소는 대우조선해양과 현대중공업, 삼성중공업 등 국내 빅3 정도이기 때문이다. 셰일가스의 상승 전망은 어려움을 겪고 있는 국내 조선업계에 긍정적인 기회요소가 될 것으로 보인다.

글 이명규 기자(press6@engnews.co.kr)

1. 새로운 에너지원으로 급부상, 셰일가스

(1) 셰일가스의 정의

셰일가스란 진흙이 쌓여 만들어진 퇴적암층인 셰일층에 존재하는 천연가스를 말한다. 전통가스는 셰일층에서 형성된 후, 암석의 투과도에 따라 오랜 세월 동안 지표면 방향으로 이동하는데, 셰일가스는 셰일층 위 불투과 암석층에 있어 이동하지 못하고 셰일층에 잔류하게 된다.

그림1. 가스의 생성 및 이동경로 

출처. IEA

이는 유전이나 가스전에 농축되어 있는 전통가스와 달리, 암석의 미세한 틈새에 넓게 산포된 ‘비전통가스’의 일종으로, 비전통가스는 발견되는 지층의 종류에 따라 셰일가스(셰일층), 타이트가스(사암층), 탄층가스(석탄층) 등으로 분류할 수 있다.

전통가스와 비전통가스는 개발방식이 다를 뿐, 화학적 조성은 동일하다. 가스 성분의 경우, 난방연료 및 발전용으로 쓰이는 메탄은 70~90%, 석유화학 연료로 쓰이는 에탄은 5%, LPG 및 석유 화학 원료로 쓰이는 콘덴세이트(프로판, 부탄)은 5~25%가 첨부돼 있다.

그림2. 가스의 분류 

출처. IEA

(2) 셰일가스 개발의 과정

① 막대한 규모의 매장량

최근 파악되고 있는 셰일가스 확인매장량은 187.4조m로, 이는 전 세계에서 약 59년간 사용이 가능한 양이다. 셰일가스의 확인매장량은 전통가스나 석유의 확인매장량과 비슷한데, 열량으로 환산했을 때, 셰일가스는 1,687억 TOE, 전통가스 1,684억 TOE, 석유 1,888억 TOE이다.

현재 확인매장량은 31개국을 대상으로 조사한 것으로, 향후 더욱 확대될 가능성이 있어 세계적인 잠재매장량은 635조m²로 추정되고 있다. 이는 약 200년간 사용 가능한 양이다.

표. 화석연료별 매장량 및 가채연수

출처. BP, EIA(주: 가채연수는 현재의 생산속도로 추산)

세계 에너지원에서 가스가 차지하는 비중은 2030년부터 석탄을 제치고 석유에 이어 2위가 될 것으로 전망된다. 가스 사용 비중은 2035년 25% 정도로 확대되고, 석탄 사용 비중은 22%로 하락할 것으로 업계에서는 예상하고 있다.

② 중동과 러시아에 대한 천연가스 의존도가 약화

중동, 러시아 등에 집중적으로 매장되어 있는 전통가스와 달리 셰일가스는 전 세계에 고르게 분포하며, 특히 에너지 수요가 높은 중국과 미국이 매장량 1, 2위를 다투고 있다.

그에 따라 에너지 주요 소비국인 미국, 중국, 유럽 등은 에너지안보 확보 차원에서 셰일가스 개발에 적극적이다. 미국의 경우 천연가스 생산량 중 셰일가스 비중이 2010년 23%에서 2035년 49%까지 확대될 것으로 예상된다.

표. 전통가스와 셰일가스의 매장량 분포

출처. BP, EIA(주: 2010년 기준으로 셰일가스 매장량 조사에 러시아와 중동은 제외됐다.)

③ 혁신적인 채굴기술 개발로 경제성 확보

1800년대 발견된 셰일가스가 2000년대 들어 생산이 본격화된 것은 혁신적인 채굴기술이 개발됐기 때문이다. 1999년 ‘수평시추·수압파쇄법’의 개발로 암석 내에 광범위하게 스며 있는 가스를 경제적으로 채굴하는 것이 가능해졌다.

북미 셰일가스의 탐사·개발 단가는 2007년 1,000m²당 73달러에서 2010년 31달러로 하락했다. 반면, 전통가스 개발 단가는 1,000m²당 46달러 수준으로 여기에 운영비 등을 포함하면 총 채굴비용은 더 높아진다.

북미 셰일가스 생산량은 2000년 84억m²에서 2010년 1,288m²로 15.3배 급증했다. 북미에서는 채굴한 셰일가스를 기존 천연가스 배관망을 이용해 소비지역으로 이송할 수 있어 대규모 인프라 투자없이 상용화가 가능한 상황이다.

2. 셰일가스 개발의 중요성

셰일가스는 풍부한 매장량과 상대적으로 낮은 생산비용 및 투자 부담이 강점으로 꼽히고 있다. 미국의 셰일가스 채굴가능 추정 매장량은 2009년 기준 862조cf로 재래식 천연가스 매장량 272.5조cf의 약 3.2배이며, 기술발전으로 향후 더 늘어날 전망이다.

셰일가스 생산비용은 100만BTU당 6달러 이하로, 원유 환산시 배럴당 약 35달러에 해당한다. 이는 배럴당 100달러를 상회하는 최근 국제유가의 1/3수준이다.

또한, 셰일가스 개발은 탐광이 비교적 용이한데다가 탐광에서 생산까지의 리드타임(Lead Time)도 심해 LNG 생산 등에 비해 길지 않은 편이다.

(1) 셰일가스 확대로 미국제조업 경쟁력 강화, 경상수지 개선 기대

셰일가스 생산 증가로 미국의 가스 가격과 산업용 전기요금이 크게 하락하면서, 노동비용 하락 및 저금리 상황과 맞물려 제조업 경쟁력이 강화되는 추세다.

이러한 미국 제조업 업황 개선은 고용 증가와 투자 확대를 통해 미국 경제회복에 기여하고 있으며, 셰일가스로 인한 에너지 혁명은 미국의 경상수지와 재정적자 개선에도 이바지하고 있다. 또한, 에너지 수입 감소와 석유 정제제품(가솔린, 경유 등) 수출로 경상적자가 축소되고, 에너지개발 투자로 미국으로의 자본유입도 증가할 전망이다. 셰일가스 생산 확대로 에너지 정책을 변경함에 따라 태양광 등 신재생에너지 부문에 대한 보조금이 감소한 점도 재정적자 완화에 기여하고 있다.

표. 셰일가스 생산 확대가 미국 경제에 미치는 중장기 영향

출처. IHS Global Insight

(2) 조선, 발전, 철강 등 국내 전·후방 산업의 사업기회

미국의 셰일가스 개발 관련 투자규모는 2020년까지 676억 달러에 달할 전망이며, 천연가스 발전설비 투자규모는 이를 훨씬 상회할 것으로 추정된다. 그에 따라 가스 시추관, 파이프 라인용 강판 등 철강재 수입이 대폭 증가하고, 가스발전용 터빈, 배열회수 보일러, 가스 압축기 등 가스발전 설비 시장도 확대될 전망이다.

또한, 미국의 셰일가스 수출 증가는 LNG선, 에탄 운반선 등 특수선 발주 증가로도 이어질 것으로 예상된다.

반면, 국내 석유화학 제품의 가격경쟁력 약화도 점쳐지므로 가스 기반 생산설비 구축이 필요할 것으로 사료된다. 미국 천연가스 가격은 아시아 유통가격의 1/7 수준으로 국내 석유화학 기업들의 원가경쟁력 약화와 미국내 수출 타격 가능성 역시 점쳐진다. 그러므로 나프타를 주 원료로 사용하고 있는 국내 석유화학 기업들은 에탄 등 가스를 원료로 사용할 수 있는 설비 확보가 필요할 것이다. 신재생에너지 개발과 더불어, 가스를 에너지원으로 하는 발전시설 비중확대를 추진해야 한다.

(3) 국내 기업 해외 자원개발 차명 기회로 활용

에너지 안보와 산업경쟁력 강화를 위해서는 셰일가스 개발시장에 직접참여를 확대해야 한다. 한국가스공사는 미국 에너지유통업체 Cheniere사와 2017년부터 20년 동안 연간 350만 톤 규모의 가스를 공급받기로 계약을 체결했다. 이는 국내 연간 가스 소비량의 10%에 해당하는 양으로 에너지 수입비용 감소효과가 기대된다. 한·미 FTA로 인해 아시아 국가 중 우선적으로 계약이 체결되었다.

셰일가스 개발에 가장 앞서 있는 미국에 지분투자나 M&A 방식으로 진출한 후, 관련 기술 등을 습득해 제3국에서 주도적인 개발사업을 수행하는 것도 좋은 전략이다. 세계적으로 셰일가스 사용 비중이 확대됨에 따라 특정 국가에 예속되지 않도록 미국, 중국, 유럽, 호주 등 다양한 지역으로 수입선과 개발지역을 다변화하는 것도 중요하다.

(4) 셰일가스 시대의 도래는 국내 금융회사에도 새로운 사업기회 제공

해외 셰일가스 개발에 참여하는 국내 기업에 대해서는 PF 자금지원, 현지동반 진출 금융서비스 등이 필요하다. 셰일가스 수입물량 증가에 따른 무역금융 서비스 기회를 확대하고, 셰일가스 개발 및 기술 보유 기업에 대한 지분투자나 M&A시 인수자금을 지원해야 할 것이다. 특히 국내 셰일가스 개발 수혜업종(LNG선, 강관, 발전 기자재 등)에 대한 대출 등 포트폴리오를 확대하며, 석유화학 업체와 전력발전 사업자의 생산설비 확대 및 변경시 시설자금에 도움을 줘야 할 것으로 사료된다.

3. 셰일가스, 현주소와 향후 방향은?

(1) 셰일가스, 주요국들이 어떻게 키워드로 쥐고 있나?

① 셰일가스의 주도권을 확보한 미국

셰일가스 개발은 고도로 자본집약적이고, 기술집약적인 작업이기 때문에 직접적이고 즉각적인 민간 차원의 투자를 기대하기 어렵다는 특성을 안고 있다. 그럼에도 불구하고 미국에서는 중소규모 독립에너지기업의 주도하에 금세기 초부터 셰일가스 개발이 확대돼 왔다. 이에 따라 1998년 미국의 셰일가스 일일 생산량은 2,800만m³로 미국 천연가스 생산량의 1.9%에 불과했으나 2008년에는 1억 4,100만m³를 생산해 비중이 8.9%로 급신장됐다.

기술발전에 따른 생산성 증가는 셰일가스 생산비용의 하락을 이끌었다. 2006년 뱅크 오프 아메리카(Bank of America)가 추정한 셰일가스 생산비의 손익분기점은 지역에 따라 천 입방 피트당 4.20∼11.50달러 수준이었다. 그러나 2009년 바클레이스 캐피탈(Barclays Capital)이 미국 내 주요 5개 셰일개발지구의 비용을 분석한 결과, 천 입방피트당 최대 6.80달러 수준으로 나타나 주요 개발지구의 비용 구조가 개선되었음을 보여줬다.

여기서 추가적으로 생각해야 할 것은 자본과 기술이 충분한 글로벌 메이저 에너지 기업의 진출이다. 이들이 셰일가스 개발에 본격적으로 참여하기 시작하면 기술 혁신이 더욱 탄력을 받을 것이므로 추가적인 비용 하락이 더 빠르게 일어날 것으로 예상된다. 따라서 현재 미국 내 비전통가스의 공급 증가로 인한 천연가스 가격의 안정화 추세가 이어질지라도 셰일가스의 경제성은 충분할 것으로 판단할 수 있다.

미국 정부는 최근 원자력 발전소 건설을 재개하기로 결정하고, 의회에 계류되어 있는 기후변화법안에 경제성이 낮은 청정석탄 사용 조항을 포함시키는 등 천연가스 이외의 자원 사용에도 적극적인 모습을 보이고 있다. 그럼에도 불구하고 미국 에너지정보청은 2035년 미국 내 셰일가스 생산량은 약 1,600억m³로 전체 천연가스 생산량의 24%를 점유할 것으로 전망했다. 이처럼 미국내 공급량 증가가 예상되면서, EIA는 2025년 미국의 LNG 수입량을 2005년 전망치 1,800억m³보다 큰 폭으로 하락한 360억m³으로 전망했다. 에너지 관련 연구 및 컨설팅 전문업체인 IHS는 2035년의 천연가스 공급량 중 셰일가스의 비중이 50%에 이를 것이라고 발표하며 보다 공격적인 미래를 점쳤다.

② 셰일가스를 와일드카드로 활용하려는 유럽

환경문제에 대한 가장 높은 눈높이를 가진 유럽의 경우 셰일가스 개발로 인한 환경이슈에 대해 결론을 낼 때까지는 셰일가스 개발에 주저하는 모습을 보일 수 밖에 없을 것이다. 또한 당장 환경 이슈가 해결된다고 하더라도 미국 정도의 셰일가스 개발 인프라를 지니고 있지는 못하기 때문에 단기간에 셰일가스 생산량이 증가하지는 못할 것이다. 따라서 유럽에서 셰일가스가 근시일 내에 대량 생산체제를 갖추기는 어려울 것으로 판단, 미국과는 달리 글로벌 에너지 기업을 중심으로 셰일가스 개발에 착수하기 시작했다.

<그림3> 유럽 내 셰일가스 개발 현황 

출처. EIA

독일은 ExxonMobil에게 작센 주에서의 개발권을 부여하고 10개 지점의 시추를 추진하고 있다. 프랑스에서는 Total이 미국의 Devon과 손잡고 진행하고 있으며, 영국은 Euro Energy가 시추를 추진한다고 발표했다. 헝가리 역시 ExxonMobil과 탐사에 착수했고, 스웨덴은 Shell과 함께 추진하기로 했다.

많은 유럽 국가들이 환경 측면의 우려에도 불구하고 셰일가스 개발을 추진하고 있는 이유는 무엇일까? 현재 유럽은 전체 소비량의 30%에 육박하는 천연가스를 러시아에 의존하고 있다. 유럽은 이미 오래 전에 북해천연가스전의 생산량이 피크를 지남에 따라 러시아 천연가스와 북아프리카 LNG에 대한 의존도를 키워왔다. 그러나 러시아가 우크라이나에 공급하던 천연가스를 빈번히 중지하는 모습과 아프리카의 불안정한 정치 상황으로 인해 나타나는 공급 트러블은 유럽의 에너지 안보에 꺼지지 않는 불씨로 남아 있다.

따라서 유럽 내 개발 붐은 본격적인 셰일가스를 개발보다는 자국 내 셰일가스 잠재력 확인과 더불어 필요시 적극적으로 개발에 착수할 수 있도록 기반을 확충하기 위한 것으로 풀이될 수 있다. 셰일가스 시추는 본격적으로 시작되고 있으나 실제 상업 생산까지는 일정 시간이 걸릴 것으로 보인다.

단기적으로는 폴란드 등 동유럽에서 비교적 빠른 기간 내에 활성화될 것으로 예상되며, 중장기적으로 환경 이슈가 어느 정도 해결 가능해지고 관련 인프라가 확충될 때 유럽 전역으로 확산될 수 있을 것으로 전망된다.

유럽 내 셰일가스 원시 매장량은 16조㎥로 이 중 일부만 개발한다 해도 유럽의 2008년 역외 수입량 2,300억㎥를 상당 기간 해결할 수 있을 정도이다. JP Morgan에 따르면 유럽은 2008년 천연가스 소비량 4,900억㎥의 6% 수준인 300억㎥의 셰일가스를 2015년에 생산하고, 2020년에는 2015년 생산량의 4배 이상을 생산할 것으로 내다보고 있다.

③ 다크호스로 떠오르는 중국

미국과 중국은 둘째가라면 서러워할 에너지 폭식 국가이다. 2008년 말 기준, 1차 에너지 환산 기준으로 전 세계 에너지 소비 비중을 살펴보면 미국 20.4%, 중국 17.7%으로 나타나지만, 천연가스 소비 비중은 각각 22.0%와 2.7%로 큰 차이가 있다.

대신 중국의 석탄 소비 비중은 42.6%에 이르고 이산화탄소 배출량 비중은 21.0%로 나타났다. 중국의 에너지 소비 구성에서 천연가스가 차지하는 비중은 3.3%에 불과하지만, 석탄은 70.2%에 달한다. 이에 따라 중국은 최근 환경오염을 유발하는 석탄 중심의 에너지 소비 구조를 전환하기 위해 노력중이다. 즉, 석탄을 대체하기 위한 자원을 확보하려는 것이다.

주요 자원의 용도별 사용 비중을 살펴보면, 원유는 운송 71%, 산업 23%, 석탄은 전력 67%, 산업 30%, 천연가스는 산업 34%, 주거 및 상업 34%, 전력 29%로 나타난다. 이는 중국의 주요 에너지원인 석탄의 많은 부분을 천연가스가 대체할 수 있음을 보여준다. 이에 따라 중국은 천연가스 수입에 대비하기 위해 LNG 터미널을 건설하고, 국영 에너지회사인 CNPC를 통해 중앙아시아를 거쳐 카스피해 동쪽 투르크메니스탄에 이르는 천연가스 송유관을 건설해 접근성을 강화했다. 이러한 상황에서 셰일가스의 등장은 중국에게 깜짝 선물을 안긴 것이나 다름없다. 중국의 천연가스 확인 매장량은 2.5조㎥이지만, 중국의 셰일가스 원시 매장량은 45조㎥에 이르는 것으로 나타난다.

중국은 버락 오바마 미국 대통령 방문시 발표한 ‘미-중 친환경 에너지 협력 방안(U.S.-China Clean Energy Announcements)’에 미국의 중국 내 셰일가스 개발 지원(Shale Gas Resource Initiative)을 포함시켰다. 이는 중국 내 셰일가스의 부존량 평가, 개발 기술 공동 연구 수행, 미국 에너지기업들의 중국 셰일가스 개발 투자 촉진 등이 골자로 미국의 자원 개발 기술이 중국에 흘러 들어갈 수 있는 제도적 장치를 마련한 것이다.

현재 유럽계인 Shell은 CNPC와 함께 스촨(Sichuan)성의 셰일가스를 개발하기로 합의했다(BP도 Sinopec과 함께 셰일가스 탐사를 진행 중인 것으로 알려졌다). 마찬가지로 미국 기업인 ExxonMobil과 Chesapeake 등도 비교적 쉽게 중국 내 셰일가스 개발에 동참할 수 있을 것으로 판단된다. 중국 정부는 이러한 노력의 결과물을 연간 목표로 설정했다. CNPC, Sinopec 등 국영에너지기업들이 올해 자국 내에서 300억㎥의 셰일가스를 생산하도록 목표를 부여한 것이다. 이는 중국 2008년 천연가스 소비량의 37%에 달하고, 수입량 44억㎥를 압도하는 수준이다.

IEA는 2030년 중국 에너지 수요의 5.2%를 천연가스가 충족시킬 것으로 전망했고, EIA는 2035년에는 중국에서 생산될 천연가스의 62%가 셰일가스일 것으로 예측하고 있다.

④ 셰일가스 개발 본격화로 선제적인 대응을 취하고 있는 한국과 일본

최근 한국과 일본에서 셰일가스 권익취득을 위한 움직임이 활발히 진행되고 있다. 먼저 일본의 미쯔이물산은 미국 텍사스주에서 추진되고 있는 셰일가스 개발·생산에 참여했다. 미쯔이물산은 미국 텍사스주 이글포드광구에서 암반층에서 채취한 천연가스 ‘셰일가스’와 원유인 ‘셰일오일’의 개발, 생산에 참여한다고 발표했다. 또한, 자회사가 미국 석유회사에서 광구의 권익 12.5%를 6억 8,000만 달러에 취득하는 것에 합의했다. 이는 에너지수요가 확대되는 것에 대한 전략으로 생산한 가스와 원유는 미국 내에서 발전용 연료 등으로 판매될 전망이다. 이글포드광구는 1,520㎢로 2017년에는 원유환산으로 하루 16만 배럴을 생산할 계획이다. 미쯔이물산은 2만 배럴을 받을 권리가 있어 향후 개발에 12억 달러를 투자하게 된다.

한편, 미쯔비시상사, 도쿄가스, 오사카가스, 츄부전력 등은 공동 개발을 추진하는 캐나다 셰일가스 개발 프로젝트에 참여한다. 미쯔비시상사는 개발권익의 일부를 한국가스공사에 양도한다고 발표함에 따라 프로젝트의 출자비율은 운영을 맡은 캐나다 에너지기업 PWE가 50%, 미쯔비시상사 30%, 한국가스공사 5%, 도쿄가스, 오사카가스, 석유천연가스·금속광물자원기구, 츄부전력이 각각 3.75%가 됐다. 가스는 기존 파이프 라인망을 통해 북미의 소비지에 공급할 수 있지만 이 프로젝트는 LNG로 전환해 일본, 한국으로 수출하는 것을 우선해 검토하고 있다. 캐나다는 매장량이 풍부한데다 정부가 LNG 수출에 전향적인 자세를 취하고 있는 곳으로, LNG수입국 세계 1위인 일본과 2위인 한국이 손을 잡고 사업화를 목표로 하고 있어 주목된다.

- 한국가스공사

한국가스공사는 북미지역 가스가격 연동되는 LNG 도입계약을 체결했는데, 중장기적으로 유가 연동보다는 유리한 조건이 될 가능성이 높고 포트폴리오의 다양화라는 측면에서 긍정적인 성과로 평가된다.

또한 투자자 입장에서는 세계적으로 개발, 성장이 덜 진행된 새로운 자원이 부상하고 있다는 측면에서 기회요인이 있을 것으로 생각된다. 전통 원유 및 가스개발/생산 분야는 한국기업과 같은 후발 주자가 참여할 수 있는 사업기회가 매우 제한적이다. 따라서 현재 우리나라 기업의 E&P(자원 탐사 및 생산)사업은 주로 비교적 안전한 가스 수송부문 투자(LNG, PNG 프로젝트)나, 아직 참여 기회가 남아 있다고 판단되는 석탄자원을 중심으로 투자대상을 물색하고 있다. 그러나 현재는 이들 분야 이외에 비정상적 가격 형성으로 혼란기에 있는 미국의 셰일가스 산업에서도 중요한 사업기회의 가능성이 열려 있을 수 있다.

현재 미국의 셰일 가스 생산기업들은 생산비용에도 못 미치는 판매가격으로 상당수 기업들이 자금난을 겪으면서 지분 매각, 유상증자 등 투자자 유치를 위해 노력하고 있다. 특히 이들 지분가치는 상당수가 셰일가스 투자붐이 가열되었던 2009∼2010년 보다 다소 하락한 가치로 제시되고 있다. 이러한 상황에서 상당수 재무적 투자는 지금이 천연자원에 대한 저가 투자기회라는 판단으로 적극적인 투자를 추진하고 있고, 글로벌 자원 M&A에 가장 적극적인 중국기업도 에너지 확보 및 기술학습을 위해 비전통에너지에 대한 투자속도를 더욱 가속화시키고 있다. 이에 비해 우리나라의 에너지/자원 관련 기업들은 아직 조심스러운 입장인 듯 하다. 즉 사업경험도 없고, 상당기간 사업환경이 어려울 것으로 판단되는 비전통 가스자원에 투자하는 것은 리스크가 너무 크다는 판단이 주류를 형성한다고 해석된다.

그러나 셰일가스 자원개발이 현재 북미지역에 한정된 붐이 아니라 점차 중국, 호주, 동남아로 확산될 전망이고, 향후 다양한 조건의 셰일가스 개발을 위해서는 개선여지가 많이 남은 발전 초기의 기술이라는 측면에서 아직 한국 기업에게도 참여기회가 존재할 것으로 판단된다. 따라서 현재 북미지역에서 거론되고 있는 다양한 투자기회에서 투자자본의 회수가능성뿐만 아니라 중장기적인 기술학습효과에도 주목해 기회를 탐색하고, 이를 바탕으로 중국이나 동남아 등 비전통가스 개발을 시작하는 지역에서의 차기 사업기회를 준비하는 장기적 전략도 검토해 볼 수 있다. 또한 이러한 투자에서 공공부문과 민간 수요기업, 상사와 엔지니어링, 중장비 기자재 기업 등 셰일가스 기술과 관련된 이종 업종의 협업을 통해 자본 부담 감소와 기술력 획득이라는 시너지가 가능한 다양한 투자 컨소시엄의 구성도 해볼 수 있을 것이다.

표. 한국가스공사의 비전통가스 개발/도입 현황

출처. 한국가스공사

- 한국석유공사

한국석유공사는 2011년 미국 아나다코(Anadarko)사와 셰일오일 생산광구 지분참여(23.67%) 계약을 체결했다. 이번 계약은 최초의 비전통 생산유전 지분인수로, 유망 비전통자원 부존지역 조기 선점과 관련 기술개발 역량 확충의 기반을 마련하였다는 점에서 의미가 있다. 아울러 셰일오일과 가스 분야의 선진기술을 보유한 아나다코사와의 자원개발사업 협력을 통해 북미지역 비전통 석유와 가스개발사업 추가진출의 교두보를 확보했으며, 아나다코사에 우리 개발인력을 파견함으로써 비전통 자원분야의 전문인력을 양성할 수 있는 계기도 마련했다.

- STX에너지

STX에너지는 한국석유공사와 캐나다에서 생산되는 NGL(Natural Gas Liquid: 액상 천연가스) 및 캐나다산 원유의 국내 도입 등 상호 협력을 위한 기본합의서를 체결했다. 합의서는 하베스트사에서 생산되는 NGL 및 캐나다산 원유를 국내에 도입하기 위해 상호 협력할 것을 주요 내용으로 하고, 셰일가스 개발 협력, 마케팅 협력, 생산 설비 운영 및 유지 관리 협력 등이 포함됐다. STX에너지와 석유공사는 합의서 체결 이후 국내도입을 위한 인프라 등이 확보되면, 캐나다로부터 월 50만 배럴의 NGL과 월 80만 배럴의 정기적인 캐나다 원유 도입이 가능할 것으로 전망하고 있다. STX에너지는 합의서 체결을 계기로 캐나다 맥사미시 광구의 수익성을 제고하고, 장기적으로 생산 가스의 액화 반입을 통해 국내 발전 사업의 연료 원가를 절감함으로써, 국내 발전사업의 원가경쟁력을 획기적으로 강화해 나간다는 계획이다.

한편, STX에너지는 캐나다 혼리버 지역에 위치한 맥사미시 광구에서 120여 개의 석유, 가스 생산정을 독자적으로 운영하고 있으며, NGL 분리 추출 플랜트 설치를 통해 생산가스의 고부가가치화에 성공함으로써 광구 경쟁력을 확보했다. 최근에는 광구 내 셰일가스 부존을 확인하고 단계적인 개발 계획 수립에 착수했으며, 미국 멕시코만 등 남부 지역에도 3개 석유 광구를 운영하고 있다.

(2) 셰일가스의 생산은 앞으로도 확대될 듯

여러 논란에도 불구하고 전문가들은 탐사, 채굴기술이 발전하고 있고 초대형 기업들의 셰일가스 개발 참여가 늘어나고 있어 앞으로도 미국의 셰일가스 생산이 계속 확대될 것으로 예상하고 있다. 미국의 셰일가스 생산량은 2035년경 2010년 대비 약 3배 정도 늘어나 전체 천연가스에서 가장 큰 비중(49%)을 차지할 것으로 전망된다.

향후 미국의 정치, 경제, 안보적인 측면에서도 셰일가스의 적극적 개발이 지속될 가능성이 높다. 오바마 정부와 공화당 모두 셰일가스의 적극적인 개발을 지지하고 있기 때문이다. 셰일가스 개발을 통한 고용창출, 제조업 부흥 및 수출 확대 등은 경기회복에 긍정적인 효과를 끼칠 전망이며, 중동지역의 정정불안 지속으로 에너지 안보 확보 차원에서도 미국 내 생산 확대 지속의 필요성이 증가하고 있다.

한편, 셰일가스 생산은 미국에 이어 캐나다로 확산되고 있으며 이외 국가에서도 개발에 대한 관심도가 커지고 있다. 중국은 2004년 셰일가스 조사를 시작으로 2009년 미국과 셰일가스 개발 협력에 합의했으며, 향후 천연가스 공급비율을 현재 4%에서 2015년까지 8%로 높일 계획이다. 유럽은 가스소비의 30% 이상을 러시아에 의존하고 있어 역내 가스개발 필요성이 큰 상황인데, 폴란드, 프랑스 등 일부 국가를 중심으로 2010년부터 탐광이 시작되었다. 대규모의 셰일가스층이 분포하고 있는 것으로 추정되는 폴란드의 경우에도 천연가스 소비량의 2/3를 러시아에서 수입하고 있어 셰일가스 개발에 적극적인 입장이다.

다만 미국 이외의 지역에서는 셰일가스 탐광 및 채굴기술 개발, 광업법과 환경규제법 등 제도적 측면의 정비 등 과제도 적지 않아 본격적인 상업화까지는 상당한 기간이 소요될 것으로 전망되고 있다.

천연가스 소비 비중이 높은 유럽은 안정적인 수요를 위해 셰일가스 개발에 관심이 많으나, 환경문제가 변수로 작용할 것으로 추정된다. 유럽은 에너지 소비 중 천연가스 비중(24%)이 높고, 천연가스 소비량의 30%를 러시아에 의존하고 있어 안정적인 에너지 공급망 구축이 필요하다. 셰일가스 개발의 환경관련 이슈가 해결되고, 관련 인프라가 구축된다면 2015년 300억m³, 2020년에는 1,200억m³이상 생산할 것으로 전망된다. 유럽의 셰일가스 매장량은 16조m³로 Exxon Mobil 등 글로벌 에너지 업체를 중심으로 셰일가스 개발에 착수했다.

중국은 막대한 매장량(매장량 36.1m³로 세계 최대 규모)과 정부의 적극적인 지원을 기반으로 셰일가스 개발을 적극 추진중이다. 셰일가스 선진국인 미국과의 기술협력을 강화하고, 12차 5개년 계획에 셰일가스 개발 목표를 포함했다. 중국은 CO₂발생량이 많은 석탄 비중이 70.2%에 달해 이를 대체할 필요가 있으며, CNPC(중국석유천연가스공사), SINOPEC(중국석화) 등 국영에너지 기업에 셰일가스 생산량 목표량을 부과하는 등 매우 적극적이다. 전체 에너지 중 천연가스 소비비중은 3.3%에서 2030년 5.2%로, 천연가스 생산량 중 셰일가스 비중은 2035년 62%까지 증가할 전망이다.

에너지 개발 초기 단계 특성상 환경문제 등 다양한 논란이 제기되고 있으나, 탐사 및 채굴 기술의 발달과 거대 기업의 참여가 확대되는데다가, 각국의 전략적인 필요성으로 인해 셰일가스 개발과 생산은 가속화될 것이다. 셰일가스는 에너지 수요가 높은 중국과 미국을 비롯해 전 세계에 고르게 분포되어 있어, 천연가스 가격안정과 에너지 자원 무기화에 대한 역할도 할 전망이다.

4. 관련 산업에 지대한 영향을 미치는 셰일가스

셰일가스 개발 관련 이슈와 지역별 이해관계를 종합해보면, 셰일가스 개발이 전 세계에서 동시다발적으로 일어나기는 어려울 것으로 판단된다. 즉, 셰일가스 개발은 미국을 시발점으로 지역별, 단계적 확대가 있어날 것으로 추정된다.

단기적 관점에서 셰일가스의 공급 증가는 미국에 국한될 것이며, 새로 개발하는 셰일가스를 등에 업고 미국이 수출 포지션으로 전환하지는 않을 것으로 판단된다. 유럽과 중국은 개발 의지가 강하더라도 단기간에 공급을 확대하기는 어려울 것이다. 그러나 중장기적으로는 유럽과 중국 모두 본격적으로 셰일가스 개발에 돌입할 것으로 전망된다. 다만, 유럽의 경우는 환경 측면의 이슈가 해결되지 않는다면, 비교적 규제가 약한 동유럽을 중심으로 공급이 증가할 것이다.

첫째로, 셰일가스의 공급 증가는 천연가스 가격의 하향 안정화에 기여할 것이다. 이미 카타르의 LNG 프로젝트로 수급 안정이 예상되던 상황에서, 미국 내수를 채워나가는 셰일가스의 등장은 천연가스의 공급 과잉으로 이어져 가격의 하방 압력을 가중시키고 있다. 셰일가스의 등장으로 미국의 LNG 수입은 장기적으로도 큰 폭으로 축소될 것이며, 결국 미국에 LNG 수출을 계획하던 카타르 등 기존 천연가스 수출국은 다른 수요처를 물색해야할 필요성이 생겼다. 이에 따라 미국 외 지역의 천연가스 가격도 하향 안정화될 가능성이 크다.

둘째, 셰일가스의 부상은 에너지 자원의 무기화를 부분적으로 약화시킬 것이다. 주요 에너지 수요국 내에서 자체적인 셰일가스 공급이 가능해지기 때문이다. 셰일가스 개발은 궁극적으로 천연가스 시장의 OPEC이라 불리는 가스수출국포럼(GECF, Gas Exporting Countries Forum)의 영향력에 변화를 가져올 것으로 예상된다.

러시아의 주도로 2008년 12월 야심차게 출범한 GECF는 2008년 말 현재 적도 기니를 제외한 10개 회원국의 천연가스 확인 매장량이 전세계의 63.7%를 차지하고 생산량은 35%에 이르고 있다. 표면적으로는 회원국간 기술 교류와 국제 천연가스 시장의 안정화를 목적으로 하고 있으나, 시장에 영향력을 행사하기 위한 협의체로 인식되고 있다. 실제로 GECF 11개 회원국은 천연가스 가격을 유가에 연동시키기로 합의하면서, OPEC과 같은 카르텔을 지향하고 있음을 내비치기도 했다.

그러나 주요 LNG 수입국으로 예상했던 미국이 자급자족이 가능해질 것으로 예상됨에 따라 미국 이외 지역에서 GECF 회원국간 경쟁을 촉진하면서 그러한 의도는 당분간 실현되기 어려워 보이며, 결속을 저해할 가능성까지도 배제할 수 없는 실정이다.

<그림4> 지역별 전통가스 확인 매장량 및 셰일가스 원시 매장량 분포(단위: 조m³)  

출처. EIA

마지막으로, 전반적인 가격 및 수급 안정으로 각국 정부에서 천연가스 활용에 대한 재평가가 일어날 수도 있다. 저탄소 경제로의 이행과 에너지 안보 측면에서 천연가스의 이점을 그냥 지나치기는 어려울 것이기 때문이다. 석탄과 비교해 천연가스의 연소 가스는 이산화탄소가 절반 수준이며 수은이나 유황화합물과 같은 유해화학물질도 없다.

천연가스는 석탄을 없애고 풍력과 태양에너지로 가는 저탄소 경제를 보완하는 중간 연료로 간주되기도 한다. 실제로 일본에서는 천연가스 공급을 확보하기 위해 기존 가스기업은 물론 석유기업까지 적극적으로 나서고 있는 상황이다.

셰일가스 개발을 통한 안정적인 천연가스 공급이 현실화된다면, 선진국을 중심으로 석탄 발전소를 대체할 가능성이 높아진다. 더구나 가스 발전소는 석탄발전소보다 더 저렴하게 구축할 수 있는 것으로 알려져 있다. 특히 중국의 정책 방향에서는 많은 시사점이 나타날 수 있기 때문에 예의주시해야 한다. 셰일가스 혁명을 일으킨 근저에는 획기적으로 비용을 낮출 수 있었던 기술 혁신이 자리잡고 있었음을 간과할 수 없다.

또한 이러한 혁신의 배경에는 국가 차원의 지속적인 지원이 있었다. 미국에너지국과 국립에너지기술연구원(NETL, National Energy Technology Laboratory)은 셰일가스 개발 업체가 자원 및 관련 과학지식을 축적하는 것에 대한 지원을 지속해왔다. 미국의 가스기술연구소(GTI, Gas Technology Institute)는 업계에 초기 단계의 기술을 전수했고, 미국 정부는‘Section 29’라는 세금 공제 혜택을 통해 셰일가스 기업이 자본을 투하해 규모의 경제를 구축할 수 있도록 지원했다. 그 결과 현재 일개 시추 기술이 전 세계적인 영향을 미치는 나비효과를 일으키고 있다. 우리 정부도 미국 정부처럼 미래에 큰 영향을 미칠 수 있는 시장과 기술에 대한 모니터링을 지속하고 국가차원의 기술 경쟁력 확보를 고민해야 할 것이다.

(1) 가스산업: 저가격 가스시대의 도래

셰일가스 생산 확대로 미국은 가스 수입국에서 2020년 세계 4위 가스수출국으로 전환될 것으로 예상된다. 미국과 동북아 지역 간의 천연가스 가격 차이가 크게 확대되면서 미국의 LNG 수출이 본격화될 조짐이다. 미국내 천연가스 가격은 2008년 1MMBtu당 8.9달러에서 2012년 1월 1MMBtu당 2.4달러로 일본의 수입가격 대비 1/4 수준으로 하락했다.

미국 에너지부(DOE)는 원유와 천연가스의 수출을 금지했으나, 2011년 40년 만에 LNG 수출 계약을 승인했다. 미국 에너지 유통 기업 Cheniere는 한국가스공사와 2017년부터 20년 동안 연간 350만 톤 규모의 가스를 공급하기로 계약을 체결했다.

미국이 순수출국으로 전환되면서 세계는 천연가스 가격이 장기적으로 안정되는 저가격 가스 시대에 돌입했다. 미국의 LNG 수출은 2016년 연간 4,320만 톤 규모로 예상되며, 이는 2010년 세계 LNG 수입량의 15% 수준이다.

세계 LNG 수입량의 59%를 차지하는 아시아의 천연가스 가격은 미국의 수출이 본격화되는 2016년 이후 1MMBtu당 11달러 수준에서 안정화될 것으로 추정된다. 일본의 원전 중단, 중국의 경제성장 등에 따라 천연가스 수요가 급증하면서 러시아산 천연가스의 동북아 공급도 확대될 전망이다.

(2) 석유화학산업: 가스원료 중심으로 구조 전환

셰일가스 개발이 본격화된 2006년 이후 북미 석유화학산업은 저렴한 원료를 바탕으로 부흥기에 진입했다. 2006년 이후 북미의 석유화학산업은 원가 하락으로 수익성이 개선된 반면, 동북아 지역은 고유가로 수익성이 크게 악화되는 상반된 흐름을 보이고 있다. 에틸렌 생산원가(2005년→2010년)는 북미 580→510달러/톤, 동북아 190→560달러/톤으로 변화했으며, 파산신청을 했던 리온델바젤은 2010년 영업이익이 29달러로 흑자 전환됐다.

<그림5> 에틸렌 생산원가 추이 

출처. kbc, LyondellBasell

<그림6> 에틸렌 마진 추이 

출처. kbc, LyondellBasell

한동안 중단되었던 미국 내 신규 설비투자도 최근 확대되는 추세다. 12개 기업이 2018년까지 총 1,254만 톤/년 규모의 에틸렌 설비투자 계획을 발표했는데, 특히 다우는 2001년 이후 중단했던 미국 내 투자를 재개할 것이라고 밝혔다.

향후 석유화학산업은 가스 원료 설비 중심으로 점진적 전환이 전망된다. 중동과 북미의 에틸렌 공장은 이미 가스원료 설비 중심으로 정착된 반면, 중국과 동북아는 나프타 원료 설비가 대부분을 차지하고 있다. 가스 원료의 비중은 2010년 기준, 세계 45%, 북미 80%, 중동 88%, 동북아 3%를 차지하고 있다.

2020년까지는 북미의 가스 원료 비중이 점진적으로 늘어나는 가운데, 동북아 지역도 북미산 에탄을 일부 도입해 원료로 사용할 전망이다. 동북아로 유입되는 에탄의 양은 운송비와 설비투자비를 감안한 에탄 가격과 나프타 가격의 차이에 따라 결정된다. 중국의 셰일가스 생산이 확대되는 2020년 이후부터는 동북아 지역의 가스 원료 비중도 본격적으로 증가할 전망이다. 중국의 2020년 생산목표는 1,000억m²(2010년 북미 생산량 1,288억m²)이다.

(3) 전력산업: 가스발전 비중 확대

미국을 중심으로 천연가스 가격이 안정화되면서 가스발전이 급증하는 전력 수요의 대응방안으로 부상하고 있다. 금융위기 이후 신재생에너지 투자 확대 등 그린뉴딜정책을 추진했던 미국은 가스발전 비중 확대로 정책 방향을 전환했다. 2035년까지 신·증설되는 발전용량의 60%를 가스발전이 담당하게 된다.

세계 전력생산 원료 중 천연가스 비중은 2008년 22%에서 2035년 24%로 증가하는 반면, 석탄 비중은 40%에서 37%로 감소할 것으로 예상된다. 온실가스 배출이 적어 친환경적이 라는 점도 가스발전 비중 확대의 요인으로 작용하고 있다.

가스발전은 화석연료 발전 중 이산화탄소 배출이 가장 적어 신재생 에너지 등 청정발전의 대안으로 주목 받고 있다. 전력 1kWh 생산시 CO2배출량은 석탄이 991g, 석유가 782g, 가스가 549g이다. 석탄발전의 청정화 기술인 석탄가스화발전(IGCC)도 주목 받고 있으나, 환경오염물질 배출량 측면에서는 가스발전이 더 친환경적이다.

표. 발전형태별 환경오염물질 배출량(단위: 파운드/MMBtu)

출처. U.S.Department of Energy·NETL(주: 가스복합발전은 가스발전의 일반적인 형태)

장기적으로 가스발전이 석탄발전을 대체할 전망이다. EU는 2050년까지 온실가스 발생량을 1990년 대비 80∼95%로 감축할 계획인데, 석탄발전을 가스발전으로 대체하는 것이 주요한 수단이다. 청정화력발전으로 관심을 받던 석탄가스화발전투자의 상당수가 투자비와 오염배출량이 낮은 가스복합발전(NGCC)으로 전환될 가능성이 크다.

(4) 조선과 해양, 항만과 해운산업: 가스 관련 선박과 물동량 증가 및 항만설비 재정비

미국 천연가스 수출확대에 따라 향후 액화설비 및 LNG선박에 대한 수요가 예상되므로 사전에 대비해야 한다. 해양환경에 대한 인식확산으로 선박에 대한 국제적 규제가 강해질 것으로 예상되므로 이에 대비한 기술개발이 필요하다. 다만 액화설비기술은 일부 외국기업만 보유하고 있어 한계가 있으나 투자측면에서 과감한 진입전략 검토도 필요하다.

그 외에도 경기회복지연에 따른 시장침체 가능성과 저렴한 천연가스를 원료로 하는 북미 석유화학산업의 설비증설은 향후 한국 석유화학산업에 부정적 영향을 미칠 것으로 추정된다.

따라서 세계 경기전망에 대한 정확한 검토로 중장기적인 투자전략을 수립하고 공정의 효율화를 통한 생산효율기술을 지속적으로 개발해 나갈 필요가 있다.

5. 마무리

향후 셰일가스는 미국정부의 천연가스 수출 허용 여부와 구미지역 중심의 환경/안전 문제 해결 방향, 셰일가스 생산비용이 높은 아시아 지역에서의 기술혁신 속도에 의해 좌우될 것으로 보인다. 특히 셰일가스 생산에서의 기술 혁신 속도가 셰일가스 영향의 속도와 강도를 결정할 것으로 업계에서는 전망하고 있다. 만일 셰일가스 개발이 글로벌로 확산된다면 석유 수요의 대체가 가장 적극적으로 나타날 것으로 예상된다. 그러나 석유의 한계 생산 비용을 크게 낮추기는 어렵기 때문에 석유가격 안정 효과는 제한적일 것이며, 천연가스 시장에서는 LNG 수출지역 확산과 가격 결정방식의 다변화로 수요자 입장에서 협상력 강화와 구매 안정성 증대가 점쳐지고 있다. 가격 영향은 셰일가스 기술 개선 속도와 인프라 구축 상황에 따라 장기적으로 진행될 것으로 보이지만 LNG 가격의 하락 효과에는 한계가 있을 것으로 판단된다.

최근 3~5년간의 미국 셰일가스 붐은 글로벌 기준에서는 아직 찻잔 속의 태풍이라 할 수 있다. 그러나 셰일가스 개발 기술의 발전과 세계 각국 정부의 에너지 안보 강화 노력, 원유 매장량의 한계 등으로 셰일가스 개발은 점차 확산될 것으로 보이며, 장기적으로 글로벌 에너지 공급에 중요한 한 축이 될 수 있을 것이다. 특히, 셰일가스 개발 확산은 대규모 LNG 수입국인 우리나라의 바게닝 파워를 높일 것으로 기대되고, 우리나라 에너지/자원 기업들에게도 긍정적 사업기회를 제공할 수 있을 것으로 예상된다. 셰일가스 개발 기술이 향후 발전 여지가 큰 초기의 기술이고, 중장기적으로 아시아지역에서도 관련 사업이 확대될 전망이기 때문이다.

따라서 우리나라 셰일가스 관련기업들도 투자자본 회수뿐만 아니라, 기술/사업 경험 학습효과를 감안해 보다 장기적 관점으로 다양한 형태의 사업기회 참여가 필요할 것으로 판단된다. 그러나 그와 더불어 우려되는 점들을 정확히 분석해 다가올 불안요소를 최대한 제거해야 한다. 특히, 국내 조선업계의 경우에는 향후 LNG연료추진선 및 LNG수송선 발주확대에 대비해 R&D지원을 강화하고 국내외 표준동향을 지속적으로 점검해야 할 것이며, 셰일가스 개발에 따른 에너지믹스 및 화학산업 원료변화에 따른 해상물동량에 미치는 영향을 검토해야 할 것으로 사료된다.

동해 가스생산시설 

출처. 한국석유공사

두성호  

출처. 한국석유공사

모스형 LNG선 

출처. 현대중공업

<본 내용은 월간 <여기에> 2월호에 게재되었습니다.>