석유, 石油, Petroleum
자연적으로 만들어져 지층에 자리 잡고 있는, 액체 탄화수소 또는 이를 정제한 물질이다. 정제하지 않은 자연 상태 그대로의 석유는 원유(原油)라고 한다.
분별증류로 얻는 석유 제품
LPG액화석유가스
~30℃
휘발유
30~140℃
나프타
140~180℃
등유
180~250℃
경유
250~350℃
중유
350℃~
윤활유
잔여물
아스팔트
탄소가 1개인 분자에서 수십개에 이르는 분자까지 여러 종류의 탄소화합물들이 모여있는 검은색의 끈적하고 유동성 있는 액체다. 탄화수소로 되어 있는 만큼, C:H 비율은 대체로 1:1.9, 즉 CH2에 상당히 근접해 있다. 석유는 대부분 포화탄화수소가 50% 이상으로 구성되며, 방향족 탄화수소(aromatics), 파라핀, 사이클로파라핀이 거의 동량으로 섞여 있다. 그러나 극히 드물게 파라핀이 농집된 경우도 보고된다. 맨 처음 뽑아낸 이 끈적한 원유를 정유사에서 일종의 분별증류를 통해 비슷한 끓는 점의 기름 몇가지로 정제한다. 나프타, LPG, 경유, 휘발유, 중유, 등유, 아스팔트 등으로 나뉜 이 기름들은 각자의 용도에 따라 다른 곳에서 더 분류되어 플라스틱의 원료, 연료, 도로포장재 등 각자 알맞은 용도로 변한다.
일반적으로 원유 1배럴(약159리터, 42갤런) 은 LPG(2%) = 3.1ℓ / 휘발유(8%) = 12.7ℓ / 나프타(12%) = 19ℓ / 등유(9%) = 14.3ℓ / 경유(26%) = 41.3ℓ / 중유(38%) = 60.3ℓ / 각종 윤활유와 아스팔트 그리고 석유 코크스(5%) = 7.9ℓ로 정제된다.
오해하기 쉬운데 LNG는 액화 천연 가스(Liquified Natural Gas)의 약자로 석유로부터 분리하지 않고 유전에서 나오는 유전 가스나 가스전으로부터 채취한 가스를 액화시킨 것이다. 석유로부터 분리하는 것은 액화석유가스(LPG)이다.
원유의 성분
| 원소 | 비율 |
| 탄소 | 83-87% |
| 수소 | 10-14% |
| 질소 | 0.1-2% |
| 산소 | 0.1-1.5% |
| 황 | 0.5-6% |
| 금속 | <1000 ppm |
석유 형성 과정
석유의 유래
대부분의 사람들이 석유, 천연 가스 등을 "화석 연료"라고 칭하면서 고생물들이 죽고 퇴적되어 생성된 것이 석유라고 알고 있다. 하지만 인류가 석유를 사용한 지 꽤 오랜 시간이 흘렀음에도 불구하고 아직까지도 어떻게 생겨난 것인지 확실하게 모두 알지는 못한다. 현재 가장 대중적이고 정설로 인정받는 것은 유기물에서 생성된다는 것이다.
석유가 고생물의 사체로 만들어졌다고하니 보통 공룡을 많이 떠올려 공룡 화석이 변해 생겼다고 생각하는 사람들이 많은데 실제로는 전혀 무관하다. 애초에 유기물들은 석탄기로 대표되는 수목이나 해양생물들이 많이 남겼지 공룡들은 거의 남기지 않았다. 한가지 예로 캐나다의 백악기 지층인 호스슈 캐니언 층(Horseshoe Canyon formation)에서는 공룡 화석들도 많이 나오는 데다 석유까지 나오지만, 이는 석유가 공룡에게서 만들어진다는 근거 없는 주장을 뒷받침하지는 않는다. 다만 그와 별개로 과거에는 석유가 공룡의 시체로 만들어졌다고 추측했던 학자들이 상당했던건 사실이기는 하다. 호스슈 캐니언 층의 환경이 당시 범람원이었던지라 석유의 원료가 될 수생 플랑크톤이야 많았을 것이며, 해성층에서 형성된 석유가 암반 틈을 통해 이동했을 가능성 또한 존재한다. 단적인 예로 중동의 석유는 정말로 공룡과 무관한 게, 당시 중동의 대부분은 중생대 당시 바다였기에 공룡이 살지 않았다. 현재 대부분의 석유는 중생대의 해양 플랑크톤 유래가 대부분인 것으로 예상되며, 무엇보다 석유가 생성되기 위해 생기는 근원암 구조부터 대부분 해성층에서 유래한다. 물론 공룡의 시체가 한 마리도 안 들어갔다고는 할 수 없지만, 주 재료는 아니라는 것.
전 세계에서 경제, 문화, 정치에 핵심을 이루는 원료이기 때문에, 많은 사람들이 연구 주제로서 관심을 가져왔다. 석유는 기본적으로 탄화수소로 구성되어 있으며, 전 세계의 퇴적암에서 보고되는 여러 형태의 유기물 및 탄화물의 혼합 퇴적물을 토대로 그 형성사에 대한 연구가 진행되어 왔다. 물질 구성이 주로 탄화수소이기 때문에, 그리고 탄소를 농집시키는 가장 자연스러운 과정은 생물의 형성이기 때문에, 석유는 천연 가스와 마찬가지로 생물의 퇴적과 밀접하게 관련이 있을 것이라고 여겨진다. 또한 탄화수소에는 지화학적 화석(geochemical fossil)이 있는데, 이는 구체적인 작용기가 제거됐음에도 불구하고 살아생전 당시 생물이 보유하고 있던 특정 물질의 분자 구조 뼈대를 그대로 유지하는 분자를 말한다. 이를 통해 석유가 유래한 물질이 다양한 생물의 퇴적에서 기원했음을 확인할 수 있다. 예컨대 아이소프레노이드(Isoprenoids) 특히 C19 혹은 C20은 엽록소의 파이톨(phytol)을 지시한다.
한편, 탄화수소는 산소가 존재하면 곧 산화해버린다. 즉, 이산화탄소나 일산화탄소로 변해버리는 셈이다. 동시에, 지구 대기는 산소가 무척 풍부한 혼합 기체이므로, 석유가 형성되기 위해서는 대기와의 접촉이 사실상 없어야 한다. 따라서 특정 환경에서 퇴적된 생물 기원의 유기물들이 지하에 매몰되어 일련의 물리화학적 과정을 통해 탄화수소로 변화하면 이를 석유라고 부른다. 대부분 시추되는 석유는 만들어진 액상의 탄화수소가 물리적으로 갇힌 공간에 고여 다량으로 모여 있는 경우다. 그렇지 않으면 이 석유는 천천히 확산되어 흩어져 산화해버릴 것이다.
육상은 산소와 접촉할 가능성이 높기 때문에 해양에서 생물의 퇴적량이 더 많은 것이 일반적이다. 여기에 석유와 관련성이 높은 퇴적암은 대부분 그 암상과 지화학적 특성으로 해당 암석이 해양 환경에서 형성되었음을 파악할 수 있다. 이 때문에 대다수의 석유는 해양 생물의 퇴적에 기인한다고 생각되며, 해양 퇴적층 유기물은 주로 미생물과 박테리아가 그 기원이다. 이때문에 해양 미생물이 주 기원 생물이라고 설명하게 되는 것이다.
석유가 되기 전 석유가 될지도 모르는 상태의 퇴적 유기물을 아울러 케로젠(kerogen)이라고 한다. 케로젠의 유형을 구분하는 방법이 무척 다양하나, 산소, 탄소 및 수소의 비율이 애용된다. 이 분류에서 수소 함량이 풍부한 케로젠은 이후 겪는 속성 과정(diagenesis)과 퇴행 작용(catagenesis)를 거쳤을 때 석유가 될 가능성이 높은 반면, 수소가 비교적 적은 케로젠은 속성 및 퇴행 작용을 거쳐 석유를 만들어도 15% 미만의 소량의 석유밖에 산출해내지 못한다. 비교적 풍부한 수소를 내포하는 케로젠의 기원 생물은 보통 조류, 박테리아이며 특히 해양 기원인 경우가 많다. 한편, 관다발식물에서 비롯된 케로젠은 석유가 될 가능성이 낮으며, 대신에 다른 자원들이 만들어질 가능성이 열려 있다.
석유를 만드는 데 있어 가장 핵심적인 과정이라고 여겨지는 퇴행 작용은 약 100~150도의 온도에서 이뤄진다. 이 온도는 탄소-탄소 결합은 끊어지지 않으면서 이보다 낮은 결합 강도를 가진 결합들을 끊어 불순물의 함량을 줄이고 탄화수소의 양이 늘어나는 최적의 온도이다. 이보다 온도가 낮으면 에너지가 너무 낮아 탄화수소를 만들고 불순물을 걸러내는 물리화학적 반응이 일어나지 않으며, 반대로 온도가 이보다 높으면 에너지가 너무 높아 탄소-탄소 결합마저 끊어져 고분자여야 할 탄화수소가 메탄과 같은 가스로 모두 분해되어 버린다. 이는 보통 2~3.5 km 깊이에서 일어난다고 생각하면 된다.
다만 석유 형성을 위해 요구되는 반응은, 모든 화학 반응이 그렇듯이 반응을 얼마나 가속시킬 수 있냐에 따라 그 조건이 달라진다. 따라서 온도가 상대적으로 낮을지라도 오랜 시간동안 반응할 수 있게 내버려둔다면 석유를 '생산할' 수 있다. 반면, 매몰된 지 지질학적으로 오래되지 않았을지라도 온도가 좀 더 높다면, 석유를 '생산할' 수 있다. 자연적인 과정임에도 불구하고 생산(product)이라는 말이 사용될 때가 있는데, 이는 지하의 유기물이 풍부한 퇴적층에서 석유가 만들어지면, 지층의 더 높은 곳을 따라 석유가 "흘러올라가" 다른 곳에 고이기 때문이다. 실제로 석유가 고여있는 많은 퇴적층은 석유를 만들어내는 층과는 다른 별개의 층이다. 즉, 석유가 형성되는 퇴적층은 지하에 따로 있고, 이곳에서 조금씩 만들어지는 석유는 확산과 부력 등의 물리적 과정으로 흘러올라가, 더 이상 투과되지 않는 특정 층 아래에 고이게 되는 것이다.
전지구적인 커다란 사건이 일어나 생물이 한꺼번에 매몰되는 조건이 만들어지거나, 혹은 심해 전체가 무산소환경이 조성되어 생물 매몰에 대해 산화로 인한 유실이 최소화되는 시절이 있어, 특정 지질학적 시기에 석유가 풍부하게 만들어질 수도 있다. 그러나 사실 석유를 만들어내는 지층의 연대는 다양하여, 어떤 경우는 고생대의 것이지만, 어떤 경우는 신생대의 것이다. 멕시코만의 석유 저장고는 신생대 퇴적층에서 유래한 석유와 쥬라기 퇴적층에서 유래한 석유가 혼합되어 있다. 박테리아가 생존해있던 환경이면 석유 형성의 가능성은 열려 있기에, 실제로 가장 오래된 석유의 나이는 생각보다 오래됐다. 호주에서는 32억년 된 석유를 찾아내기도 했다.
그러나 미국의 셰일오일이나 기술의 발전으로 생물이 퇴적되었다고 보기 어려운 층에서조차 석유가 대량으로 발견되고, 심지어 지금까지 인류가 사용한 어마어마한 양 보다도 더 많은 양이 발견되고 있기 때문에 기존 생물들의 퇴적물로 과연 이 정도의 석유량이 가능한가 하는 의문 등으로 지구 내부의 무기물에서 자연발생한다는 가설, 즉 석유 무기 기원설을 주장하는 학자들도 있다.
석유 무기 기원설을 이야기하는 학자들은 맨틀에 존재하는 (의외로) 많은 탄소 함량과, 이것을 농집시킬 지질학적 메커니즘을 통해 석유가 생성된다고 주장하고 있다. 그러나 맨틀의 탄소 함량은 많다고 해도 사실 미미할 뿐더러, 맨틀에 존재하는 많은 탄소가 석유와 같은 탄화수소가 아닌 광물이나 포획물로 존재하는 것을 고려할 때, 무기적 탄소를 탄화수소로 전환하여 농집시키고 결과적으로 지구에서 발견되는 어마어마한 양의 석유가 되기까지 설명해내는 것은 쉬운 일이 아니다. 무엇보다 생물 기원의 메커니즘을 지지하는 수십 년의 관찰, 실험, 모델의 연구 결과는 아직도 결정적이다.
물론 석유의 기원 자체와는 별개로, 기술과 실험을 통해 혹은 극단적인 다른 자연 환경을 거쳐 무기적인 메커니즘으로 석유에 해당하는 탄화수소를 만들어내는 것은 가능하다. 예컨대 이산화탄소, 물, 햇빛만으로 석유의 주성분인 탄화수소를 합성하는 기술이 개발되고 있다. 또한 타이탄과 같은 외계 행성이나 위성에서는 탄화수소의 일종인 메테인과 에테인, 즉 천연가스로 된 바다와 호수가 펼쳐져 있는 것이 확인되었다. 당연한 얘기지만 타이탄에는 생물 그것도 메탄을 대량으로 생성할만큼의 그 어떤 생물도 존재했다는 증거가 발견되지 않았다. 심지어 카시니 탐사선의 조사 결과 대기에서 프로필렌, 즉 플라스틱의 원료도 검출되었다. 물론 타이탄의 환경과 지구의 환경은 너무나도 다르지만, 위에서 설명한 것과 같이 석유자원이 반드시 생물에서 비롯된 유기퇴적물을 통해 생성되는 것만은 아니라는 하나의 논거가 된다.
무기기원설에 의하면 석유는 지구 내부에 풍부하게 존재하고 있는 금속화합물이 물의 침투작용을 받아 고온•고압 하에서 반응하여 가스상에서 액상(液狀)의 탄화수소로 변화했다는 것이다. 이 가설에 의하면 석유는 지구 중심부에서 산출되는 것이다. 이 원리에 근거하여 실험실에서 석유를 생성하는 것이 가능하기 때문에 한때 이 이론은 상당한 권위를 갖기도 하였다.
탄화수소가 생성되더라도 유전으로 성립되기 위하여는 근원암, 저류암, 집유구조와 덮개암이 필수적으로 존재하여야 한다. 석유의 모태가 되는 근원암은 유기 물질을 석유 또는 천연가스로 전환시켜 주는 암석이다. 근원암은 그 안에 석유가 머물 수 있는 공간이 부족하다. 따라서 근원암에서 생성된 석유는 바깥으로 탈출하여 장기간에 걸쳐 이동하여 자신이 머물 수 있는 틈새를 많이 지닌 다공질 사암, 석회암 등의 암석에 스며든다. 이러한 암석을 저류암이라 하고, 저류암에 나 있는 틈새를 공극이라고 부르는데, 이 공극 내에 물과 원유 및 천연가스가 함께 채워지는 것이 보통이다. 지하 심층부에서 이런 암석들은 스펀지처럼 푹신푹신한 상태이기 때문에 기름을 머금을 수 있는 것이다. 석유는 주로 퇴적암을 채우는 것으로 알려져 있으나 간혹 화산암이나 화강암에 균열이 심하게 일어난 곳에도 석유가 모여 있을 수 있다.
한편 저류암 주변에는 석유가 다른 곳으로 빠져나가지 못하도록 매우 치밀한 암석으로 둘러싸여 있어야 석유가 그 안에 고여 있을 수 있다. 이를 덮개암이라고 한다. 이처럼 석유가 저류암 내에 모이게 할 수 있는 조건을 집유구조 또는 트랩이라 부르는데 자연계에서 트랩구조의 대부분은 배사구조이다. 배사구조는 바가지를 뒤집어 놓은 것으로 연상하면 이해가 빠르다. 트랩을 덮고 있는 덮개암은 균열이 없는 매우 치밀한 암석층이어야 하며, 대표적인 암석으로 셰일이나 이암(泥岩) 등이 이에 해당한다. 이와 같이 유전성립은 여러 조건이 동시에 갖추어져야 하는데 지구상에 이 조건을 구비하고 있는 장소는 한정되기 때문에 석유와 가스의 매장이 지역적으로 편재되어 있는 것이다. 석유는 성질이 물보다 가벼워 암석 내에서 상부로 떠오르려는 성질을 갖는다. 따라서 유전 내에서는 아래로부터 물, 원유, 가스의 순으로 쌓인다.
사용
연료 로서의 가치가 발견되기 전이나 고대에는 석유를 약품이나 화장품, 접착제, 선박 방수재 등으로 쓰기도 했다.
세계 최초의 석유시추는 기원후 347년 중국에서 이뤄졌다. 240미터를 시추하여 채굴하였다고 하며 이렇게 채굴한 석유는 소금 생산에 이용되었다. 이는 석유를 연료로 이용한 최초의 사례이기도 하다.
현대에는 1860년대에 처음 발견되었고, 19세기 후반까지 석탄의 대체자원으로 쓰이다가 19세기 후반에 미국이 석유 보일러 선박 개발에 성공하면서 단번에 세계에서 가장 중요한 전략 자원으로 급부상하였다. 근대 이후 해군력은 곧 국력이라는 생각 하에 열강들은 해군력 증강에 열을 올렸는데, 액체라 석탄보다 훨씬 공간을 덜 차지하는데다 에너지 효율도 더 좋았기 때문이다. 특히 다양한 상황의 유전이 있었던 미국은 열강들 중에서 석유생산량이 압도적이었기 때문에 세계에서 최초로 석유를 대량사용하는 나라가 되었다. 이후 1911년에 미국이 석유만으로 기동하는 전함을 개발하여 석유의 시대가 열린다. 다만 3년 후(1914년)에 발발한 제1차 세계 대전까지는 석탄 전함이 주류였다.
현대 문명에 가장 중요한 자원이다. 석유는 의식주에 모두 사용되는 중요한 자원으로서 전 세계적으로 공업, 수송, 통신, 전력, 군수산업 등 모든 현대적 산업은 석유자원을 기반으로 하고 있다.
자동차, 비행기, 선박, 공장등의 동력으로 사용, 제철소, 화력발전소, 시멘트(제지, 그라스)공장의 열 발생용, 합성섬유, 농산물 재배 시 비료, 농약등의 사용물품, 스포츠용품, 컴퓨터 회로기판 등으로 쓰이는 플라스틱, 의류에 쓰이는 합성섬유, 합성고무, 완구, 샴푸, 입욕제, 화장품 화학제품 등의 원료용으로 사용된다.# 석유에서 추출한 플라스틱 섬유(합성섬유)가 의류에 쓰이는가 하면, 건물의 자재엔 석유에서 추출한 각종 물질들이 사용되고 있다. 그 뿐만이 아니라 식품에도 석유에서 추출한 물질이 첨가되기도 한다. 여기서 거론한 것도 극소수의 사용 용도에 불과하다. 일상생활에서 석유가 활용되지 않은 물건은 없다.
국내 석유 소비량의 32.6%가 운송(자동차, 배, 비행기) 분야에서 쓰이고 59%가 석유 화학(플라스틱, 고무, 합성섬유) 분야에서 쓰인다. 즉 사람들이 모두 전기차를 타게 된다고 해도 석유의 시대는 절대 끝나지 않는다. 가정/상업 분야에서는 5%가 쓰이고 발전소에는 2.2%, 가스 제조에는 1.3%가 쓰인다.
연료 뿐만 아니라 도로에 쓰이는 아스팔트, 플라스틱 제조, 화학 물질 제조 등 여러가지 분야에서도 쓰인다. 석유에서 추출되는 정제물은 교통수단에 많이 사용된다.
총평하자면 석유는 단 한 방울도 버릴 게 하나도 없는 자원이다. 심지어 남는 찌꺼기인 잔여물도 아스팔트, 윤활유, 껌 등으로 활용될 정도이다.
이를 가능하게 한 것은 화학 공학의 획기적인 발전이 있었는데 아예 화학 공학이라는 학문의 기원과 역사 자체가 물질의 물리적/화학적 변화가 발생하는 정유 / 석유 화학 플랜트와 밀접한 연관이 있었다.#
석유의 큰 문제점 중 하나는 산출 지역이 한정되어 있고 산출지와 소비지의 거리가 멀다는 것이다. 그래서 그 산유 지역은 제국주의적 경쟁의 무대가 되고 수송을 위한 철도나 선박 항로, 파이프라인은 언제나 국제 정치의 중요한 변수가 되었다. 석유의 유정 생산 원가는 나라마다 차이가 큰데 이에 따라서 석유 산업을 운용하는 방식 역시 국가에 따라 전체적으로 다르게 나타난다. 단거리는 철도로 수송하지만 수백 km가 넘어가면 파이프라인으로 수송하는 것이 가장 경제적이고 파이프라인을 깔기에 너무 멀면 유조선으로 수송한다. 거리에 따라 다르지만 미국의 경우 수송비가 철도 수송이 가장 비싸서 철도는 평균적으로 비싼 편이지만 같은 거리의 파이프라인으로는 배럴당 3-4 달러로 수송비가 1/3-1/2 정도밖에 들지 않는다. 다만 파이프라인은 건설비가 매우 비싼데 별다른 장애물이 없는 평지의 경우 1km 당 약 1백만 달러 정도 건설비가 들어간다. 예를 들어 아제르바이잔의 바쿠에서 흑해 연안과 지중해 동북부까지 연결하는 바쿠-트빌리시-제이한 파이프라인은 1,768 km의 거리지만 산맥 등 험한 산악지형 때문에 무려 55억 달러의 건설비가 들었고 러시아 상트페테르부르크에서 독일 동북부까지 연결하는 1,230 km 의 노르트스트림2 해저 파이프라인은 무려 95억 유로의 건설비가 들었다.
유전 및 채굴
유전(油田 / Oilfield)은 석유 시추 시설을 의미하는 단어로서 유정(油井)이라고도 한다. 석유 이외에도 LNG등의 핵심 자원들이 함께 매장되어 있다.
노르웨이, 미국의 텍사스 주, 캐나다, 카타르, 북해 등이 유명하다.
과거에는 육지에 있는 유전만을 주로 개발하였지만 현재는 FPSO 기술의 발전과 함께 해양에서도 개발한다. 석유는 그 편재성이 강한 자원이다. 유전 지대는 특정 권역들에 주로 있는데, 많은 유전들은 지금도 새롭게 석유가 나타나고 있다. 대표적인 것이 텍사스 주에 거대한 부를 가져온 퍼미안 유전과 노르웨이의 북해 유전이다. 카타르 유전 역시 잘 알려져 있다. 세계 경제의 핵심 자원이 석유인 덕분에 이 유전 지대들은 공통적으로 거대한 부를 축적하고 있다.
탐사와 개발
석유 항목에서 보듯 유전은 원유가 생성되는 특성상 대규모의 동·식물이 매몰되는 퇴적 지층에 형성될 수밖에 없는데, 그중에서도 위로 우묵하게 솟은 습곡 지층 꼭대기에 고이게 된다. 이를 배향사 구조라고 하며 석유 전문가들의 용어로는 고래 등허리처럼 툭 튀어나왔다고 해서 '고래 등 구조'라고 한다. 이런 구조는 과거에는 지층의 암석 토질 등을 보고 때려맞추는 수밖에 없었지만 최근에는 관련 학문의 발전에 힘입어 첨단 기법을 동원하여 찾아낸다.
유전이 발견되더라도 바로 개발하는 것은 아니다. 수익성과 경제성에 따라 이를 개발할지 여부를 결정한다. 일례로 분명 시추공을 박아서 샘플을 채취하면 유징이 보이는데 막상 뽑아내고 보니 원유가 생각만큼 안 나오는 곳도 있다.
대표적인 것이 일본군이 2차대전까지 일으켜가며 침공한 인도네시아 유전이 있다. 수마트라 쪽의 아르주나, 두리 일대의 유전은 분명 유징이 있어 일본군이 시추공을 뚫었는데 원유 머금은 진흙만 잔뜩 나와서 포기했고 이 일대는 일본군이 이렇게 시추공을 뚫어놓은 것이 여남은 개였다. 그리고 이 지역은 인도네시아 독립 후 세계적으로 유전 시추 기술이 발달하여 미국의 여러 석유 대기업 등 석유 메이저와 손잡아서 석유 공학의 발전과 최신 시추 기술을 통해 다시 생산할 수 있었다. 인도네시아(특히 아르주나) 원유는 미국산보다도, 중동산보다도 훨씬 끈적끈적하다는 특성이 있었고 특히 차가운 해수에 의해 식으면 점도가 더욱 높아져서 마치 도토리묵 같은 고체 덩어리가 되었다. 일본군은 이걸 몰랐기에 이 지역은 석유가 안 나온다고 생각해서 지레 포기한 것이고, 1970년대 석유 메이저 회사는 시추공에 고압증기를 쏘아넣어 녹여서 뽑아올렸다. 최신 기술이라고 한 이유가 이것인데 이런 고압증기를 수천 psi 단위로 강하게 쏘는 터빈 블레이드부터가 재료공학의 최첨단 결정체이다. 그렇기 때문에 당시 일본은 인도네시아 원유의 특성을 설령 알았더라도, 수마트라에서의 원유 생산 역량은 부족했을 것이다. 물론 인도네시아산 석유의 양이 미국과 사우디아라비아 같은주요 산유국들에 비해 많지는 않았지만, 수마트라 석유의 품질 자체는 현재도 일단 뽑아만 내면 최상급에 속하는 원유가 펑펑 쏟아진다. 즉 이러나저러나 당시 일본군이 이곳에서 시추하지 못한 것은 분명 정세적으로 다행인 일이었다.
석유는 유전에 단순히 시추공을 꽂는다고 해서 흔히 생각하는 것처럼 원유가 콸콸콸 솟구치는 것은 아니다. 해수나 진흙이랑 혼합된 슬러지 상태인 경우도 많고 유전 자체의 압력이 낮아 올라오지 않는 경우가 더 많다. 과거에는 이런 유전들을 개발할 공학적 능력이 부족했지만 석유 공학의 발전으로 갈수록 시추 기술이 발달하여[ 이런 자잘한 유전들도 21세기 들어서는 속속들이 캐낼 수 있게 되었다. 즉 경제성이 호전되어 이런 유전들도 개발되는 중이다. 1980년대부터 계속 "앞으로 시추할 수 있는 석유의 양은 30년 정도"라는 말이 수십년 째 TV에서 나오는 것은 이런 이유 때문이다. 1980년대 기준으로는 당시에 시추 가능한 양은 30년 분량이 맞았는데, 30~40년이 지나자 시추 기술이 발달하여 더 캐낼 수 있게 되어서 전체적인 시추 가능 수량이 그만큼 늘어난 것이다. 이렇듯 석유 산업은 공학과 큰 연관이 있다.
종류 및 과정
사전조사 방식은 다음과 같다.
지표지질조사: 항공 사진 등으로 겉에서 적합해 보이는 곳을 추린다.
탄성파 조사: 송신기로 탄성파 발사 후 수신기로 반사되어 온 파동을 보고 지하를 검사한다.
설치 과정별 분류는 다음과 같다.
탐사정: 예상 위치에 석유가 있는지 알아보기 위해서 뚫은 유정
평가정: 채산성이 있는지 알아보기 위해서 뚫은 유정
생산정: 생산하기 위해서 뚫은 유정
각도별 분류는 다음과 같다.
수직정: 가장 간단하고 제대로 모인 석유만 생산 가능
경사정
수평정: ㄴ자로 박는 가장 어려운 방식으로 좁고 길게 모인 셰일 오일 생산 가능
과정별 용어는 다음과 같다.
이수: 진흙물. 시추시 채굴과 분석을 위해 투입
케이싱: 시추공 유지를 위한 금속, 콘크리트 구조물
증진 회수법: 어느정도 생산 후 압력 감소가 되어 잘 안나오면 사용하는 방법. 가스, 물 등 투입 방법으로 다시 분류된다.
출처 영상
세계 주요 유전 지대
대표적 석유 유전인 텍사스 주의 유전 지대
미국 텍사스 주 - 세계 에너지 산업의 수도 (Energy Capital of the World) 로 불리며, 1930년 블랙 자이언트라는 엄청나게 거대한 유전이 발견된 이래 석유를 바탕으로 미국에서 가장 부유한 주가 되었다. 엑슨모빌 등 석유 대기업들이 대부분 텍사스 주에 자리 잡고 있다.
중동 페르시아만 연안, 메소포타미아 지역
카프카스 산맥 일대, 카스피해 연안, 흑해 연안 - 이 지역은 과거 테티스 해가 있던 자리라서 수억 년에 걸쳐 얕은 바다에 살던 생물들이 죄다 석유가 되었다. 이 중 바쿠 유전이 가장 유명하다.
유럽 북해 일대 - 일명 도거 뱅크
미국 노스다코타 주, 오클라호마 주
미국 애팔래치아 산맥
루마니아 플로이에슈티 일대
베네수엘라 마라카이보 만 앞바다, 오리노코 강 유역 일대
카르파티아산맥 일대
자바해 주변의 수마트라섬, 자바섬, 보르네오섬, 몰루카 제도
러시아 우랄 산맥 주변 지역, 시베리아
나이지리아 나이저강 삼각주 - 정부의 극단적인 부패로 인해 송유관이 훼손되어 심각한 수준의 환경오염이 진행되고 있다.
앙골라 카빈다-자이르주 인근 대서양 일대
미디어에 가끔 묘사되는 것 중에 시추 성공 시 원유가 좌아악 뿜어져나오고 그걸 시추자들이 기뻐하며 공중으로 흩날리는 원유의 비를 그대로 맞는 장면이 있다. 이는 실제로도 생기는 현상이며, 업계에서는 '자이언트'라고 부른다고 한다. 높이 솟구친다는 것은 그만큼 뽑아내기 좋아 경제성이 있다는 이야기이기 때문에 대형 유전을 일컫는 은어인 자이언트를 그대로 붙인 것이다.
그런데 막상 그런 일이 일어나도 원유를 뒤집어쓰는 게 썩 좋은 경험은 아니라고 한다. 당장은 시추에 성공했다는 사실에 기분이 좋지만 나중에 씻어내기가 어렵다는 문제가 크다는 모양이다. 샴푸 한 통을 써도 머리에서 악취가 안 가셔서 그냥 머리를 빡빡 밀어버리는 것이 편하다고.
유전에 화재가 일어나면 그 자체가 천연가스와 기름 덩어리이기 때문에 일반적인 방법으로는 화재를 진압할 방법이 없다. 실제로 걸프 전쟁 당시 후퇴하던 이라크군이 쿠웨이트의 유전에 불을 지르고 가는 바람에 이 일대 대기 환경오염이 극심했는데, 미군은 전투기의 제트 엔진을 개조한 특수 소화장비를 더욱 개량하여 화재를 진압했다. 참고로 이 장비는 대한민국 공군에서도 벤치마킹하여 개발, 운영 중이다.
과거에는 유전 해양 플랜트 꼭대기에 불꽃이 일렁이던 모습을 종종 볼 수 있었다. 폭발의 위험 때문에 기체 성분은 모두 연소시켜 제거했기 때문이다. 오늘날에는 조금이라도 더 효율을 높이고자 기체 성분 역시 따로 분류하여 회수하기에 이러한 광경을 보기 어렵게 되었다.
비축
석유 시장에 불확실성이 있는 관계로 웬만하면 국가 차원에서 비축기지를 운영한다. 거대한 탱크로 이루어진 지상 기지와 암반을 굴착한 공동에 시공해 그 안에 보관하는 지하 기지로 나뉜다. 전자는 시공의 난이도와 기간이 적으나 외부공격, 화재 등 안전성이 취약하고, 건설비, 유지관리비가 비싸고, 시설내구연한이 짧다.(15년) 후자는 반영구적 사용가능하고, 건설비, 유지관리비가 싸고 자연훼손이 적지만 시공 기간이 5~8년으로 길다. 경제성은 석유 양이 많을수록 지하 기지가 이득이다.#
한국은 한국석유공사가 2024년 3월 기준 원유기지 4곳, 제품기지 4곳, LPG기지 1곳까지 9곳의 비축기지를 운영하고 있다. 총 1억 4600만 배럴 규모의 비축시설과 9700만 배럴(공동비축물량 제외)의 비축분으로 129일 분량의 비축유를 보유하고 있다. 1991년 걸프 전쟁, 2011년 제1차 리비아 내전, 2022년 러시아의 우크라이나 침공 등 고유가와 수급 불안의 완화를 위해 보유 중인 비축유를 방출했다. #
국가별 매장량
산유국의 유형
석유 매장량은 그 정의나 출처에 따라 크게 달라진다. 일반적인 자료는 경제성이 있는 또는 그런 것으로 예상되는 원유를 기준으로 하는 수치인데, 셰일가스나 오일샌드 등 '비전통 석유 (unconventional oil)'는 제외한다. 반면 Rystad Energy에서 추정한 수치는 '비전통 석유' 도 포함하고 있다.
미국과 노르웨이, 캐나다, 카타르 등의 석유들이 큰 비중을 차지하고 있다. 특히 미국 텍사스 주의 석유가 매우 유명하다. 텍사스 주는 세계 에너지 산업의 수도 (Energy Capital of the World) 라는 애칭이 있을 만큼 엄청난 석유를 보유하고 있다. 텍사스 주는 넘쳐나는 석유 덕분에 대표적인 부유한 주가 되었다. 그리고 노르웨이와 카타르 그리고 캐나다 등의 국가들 역시 잘 알려져 있다. 중국은 유전이 있기는 있지만 수출을 할 만큼의 매장량은 아니다. 그리고 경제성장에 따라 석유 소비량이 급증하면서 죄다 내수용이 되었고 여기에 더해 전세계의 석유 값도 끌어올렸다. 해양 석유 탐사가 시작된 후에는 북해(北海)에서 석유가 쏟아져서 영국을 되살렸고 노르웨이에게 큰 부를 안겨주었다.
그 밖의 나라에도 소규모나마 유전이 발견되는 경우가 있다. 다만, 대부분은 국내 수요를 만족시키기에도 부족한 양이라서 일부 대량 생산이 가능한 몇몇 강국들 이외에는 석유를 수출하는 나라가 그렇게 많지 않다.
일본은 20세기 초에 작은 유전이 개발되어 석유생산을 했다. 그러나 석유량은 수입에 의존하지 않으면 안 될 정도로 부족했고, 태평양 전쟁을 일으키는 원인이 되었다.
대한민국은 '기름 한 방울 안 나는 나라에서~'가 관용 어구 비슷하게 자리잡았을 정도로 매장량이 희박하다고 본다. 오일쇼크로 성장이 잠시 주춤했을 때 영일만 일대에서 석유가 나와 축제 분위기에 휩싸였으나 나중에 해프닝으로 밝혀져 많은 사람들에게 실망감만 주었다. 일명 1975년 영일만 석유 발견 소동으로 알려져 있다. 나중에 조사한 결과 지질학적으로 석유가 나올 수 없는 백악기의 화강암 절리 사이에서 경유가 나왔다고 한다. 어딘가에서 만들어진 석유가 이동한 것으로 추측된다. 이후 한국석유공사가 울산 앞바다에 동해 가스전을 개발해서 2004년부터 2021년까지 천연가스와 석유를 채굴했다. 또한 2천년대 중반에는 서해 군산앞바다에서 초대형 유전이 발견되었다는 소식에 들썩였지만 시간이 가면서 2006년 3월에 탐사 연장을 불허하며 산자부가 실패했다고 발표를 끝으로 중단되었다는 예기도 있었다. 2024년 영일만 석유 매장 가능성 공표가 있었으나 대부분 반신반의하는 분위기.
중국은 석유에 대한 기록이 있긴 있었으나 현대 다른 국가들에 비해 생산량이 적다. 전체적으로 생산량이 많지 않고 수입에 의존하고 있다. 이외 지역 등에서도 약간씩 있다. 과거에는 신강의 신강 유전 등이 있었으나 그 양이 많은 편은 아닌 상황이다. 타이완 섬에도 유전이 약간 있으며 홍콩에서도 홍콩 섬 남부 남해유전에서 소량의 석유가 생산되고 홍콩 섬 지역에 공급된다.
무역
석유 매장량과 차이가 있는 걸 알 수 있고, 석유 매장량이 거의 없는 국가에서도 석유 수출이 발생하는데 이는 석유를 수입해서 정제한 뒤 재수출하는 경우가 많기 때문이다. 대한민국도 여기 해당하여 석유는 대한민국의 수입품이지만 정제해서 수출도 하고 있다.
정확히는 원유를 수입하여 증류하고, 만들어진 석유 제품을 수출하며 여기서 정제 마진을 얻는다. 2012년에는 수출 품목 중 하나가 석유 화학제품으로 한국에서 수입한 원유의 절반은 정유 후 다시 수출할 정도다. 때문에 한국 정유사들의 매출의 62%가 수출일 정도다. 실제 SK 울산공장의 정유량은 꽤 높다.
미국은 석유생산도 세계 1위, 석유수입도 세계 1위이다. 미국 하루 생산량이 1,500만배럴인데, 석유소비량은 1,900만 배럴이 넘는다. 역대 상위 3위권내 산유국중 자국의 막대한 석유 생산량으로도 모자라서 수입까지 병행해야하는 국가는 미국이 역사상 유일하다. 사우디아라비아나 카타르의 경우 자신들이 생산해내는 석유 생산량은 이미 자국 수요를 아득히 초과해서 수출분으로 돌린다. 세계 1위 산유국 지위를 재탈환하고도 소비량이 생산량을 뛰어넘는것만봐도 에너지 소비량이 차원이 다른 나라다. 제조업 등 석유가 필수적인 산업도 규모가 크거니와 국토가 넓어 수송량도 많고, 인구 대비 차량도 많고, 그 인구 조차 많은데다가, 1인당 GDP도 높아 구매력도 빵빵하다. 소비량이 적은게 더 이상할 지경이다.
2010년대 중반에 접어들며 프래킹 공법의 혁신이 촉발 시킨 셰일 가스 상용화가 다시금 미국을 세계 1위 산유국으로 순위를 끌어 올렸다. 과거 미국의 원유 수급이 정체되었던 시기엔 미국과 인접한 중남미권의 베네수엘라산 중질유를 들여와 미국 정유사에서 정제하는 미국-베네수엘라간 석유거래가 활발했었지만 현재 셰일가스발 저유가시대가 도래한 이후 베네수엘라산 원유는 경쟁력을 급속도로 상실했다. 워낙 정제비용이 많이 드는 원유이다보니 어지간한 미국내 신생 셰일 가스전보다도 채산성이 떨어지는 만큼 중요도가 매우 하락한 상황이다.
석유와 사회
세계 경제의 가장 중요한 축으로서 대표적인 부의 상징이자 핵심 원천이다. 미국의 텍사스 주는 넘쳐나는 석유 덕분에 대표적인 부유한 주가 되었고 노르웨이 역시 마찬가지로 부를 얻었다. 영국과 브루나이 등의 국가들도 석유 덕분에 지금과 같은 강한 경제를 이룩할 수 있었다. 카타르와 사우디아라비아 역시 석유 덕분에 부국으로 자리 잡았다. 석유가 나오는 국가와 나오지 않는 국가의 경제 차이는 이루 말할 수 없을 만큼 크다. 금융 시장 역시 석유 자본을 중심으로 움직인다.
이를 바탕으로 미국의 유명 대학교에서 석유 공학을 전공하는 것은 부와 성공을 보장하는 지름길이라고 이야기할 정도로 명성이 높다. 미국의 유명한 석유 재벌인 오트리 스티븐스가 "UT Austin에서 석유 공학을 전공하면 이미 성공이 보장된 것이다." 라고 말한 이야기가 잘 알려져 있다.# 미국 대학교 전공별 졸업자 분석 결과 평군 연봉 1위 전공이기도 하다. #
그야말로 부의 원천이다. 텍사스 주와 노르웨이는 석유 덕분에 엄청난 돈을 벌어들이고 있다. 카타르 역시 석유로 큰 부를 축적하고 있다. 브루나이와 사우디아라비아는 석유로 큰 수익을 얻어서 여러 대규모 프로젝트를 추진하고 있다. 아랍에미리트의 두바이와 아부다비가 유명해진 것도 석유의 힘이 크다.
노르웨이, 카타르, 사우디아라비아, 아랍에미리트, 쿠웨이트 등의 국가들은 쌓아놓은 게 많아서 석유 값이 일정 수준 이하로 떨어져도 몇년은 거뜬히 버틸 체격이 되기는 하지만 이외의 산유국들에는 얄짤없다. 사실 석유뿐 아니라 모든 자원의 저주가 공통적으로 이 문제때문에 발생하는데, 자원을 뽑는데는 한번 인프라를 투자하면 노동력이 일정하게 들어가는데다 석유는 그 노동력 자체도 적게 들어가서 돈이 쉽게 벌리기 때문에 그 나라가 국민들을 일하게 하기 위한 제조업 육성을 소홀히 하기 쉽다. 애초에 유전 개발과 정유 시설 투자도 미국, 러시아같은 경험많은 석유 사업 강자들이 독점해온 탓에 그 나라에서 석유를 이용하도록 다른 곳에 여력을 주지 않기도 하고. 그래서 산업화와 석유 개발이 동시에 되어 국민들이 발전한 미국을 제외하면 대부분의 산유국은 석유 외의 기반이 적고 그때문에 유가에 국부 유입, 유출이 지나치게 심하게 변동된다.
1990년대 러시아가 어려웠던 이유는 부분적으로 석유 값이 저조하고 민영화로 재정수입이 넉넉치 않았던 영향이 있었으며 알제리에서는 내전이 터졌고, 베네수엘라에선 빈곤층이 전체인구의 70%에 달할 지경이었다. 그리고 내전이 수시로 벌어지거나 국민들이 굶어죽어도 자신들 배를 채우는 데만 신경쓰는 막장 독재자들이 집권하는 국가일 경우에도 가능성이 높다.
노르웨이 역시 석유 덕분에 얻은 부와 행운의 자원으로 사용되고 있다. UAE와 같이 UAE 시민권자에게는 부의 재분배를 완벽히 이루어냈지만, 비시민권자에게는 차별성 대우를 하는 일도 있다. 아라비아 반도 산유국으로 손꼽히는 고소득 국가들이 많은 사례.
남수단과 나이지리아, 앙골라, 예멘처럼 석유가 있긴 있더라도 그 양과 원유의 퀄리티가 충분하지 않고 종교적, 부족 갈등으로 내전을 벌이면서 산유지대를 둘러싸고 벌어진 오랜 내전으로 사람들이 차라리 석유가 없었더라면 좋겠다고 한탄하는 경우도 있다. 근데 아프리카 이쪽이 워낙 부족간 갈등이 내전으로 번지는 경우가 많아 석유가 없어도 치고 박는 건 매한가지다. 또한 브루나이, 사우디, 카타르 등 일부 이슬람 근본주의에 따라 인권탄압이 극심한 국가들은 특히 석유가 고갈되면 경제위기의 위험이 매우 높다.
그밖에도 석유 자체의 생산량은 꽤 되더라도 품질이 안 좋아서 특수정제를 여러 번 해야 하는 복잡한 과정 때문에 상품성이 없는 나라들이 상당히 많다. 시추 기술과 정제 기술 등은 여러 첨단 공학이 필요하며, 몇몇 선진국들이 이를 독점하고 있다. 이 정제기술은 고가의 별도 시설 및 기술력이 필요하지만 미국과 극히 일부 나라들의 몇몇 기업만이 독점하고 있기에 석유는 많은데 일반 정제로는 안 되는 품질 나쁜 매장량이 많은 산유국들은 그 석유를 꽤 헐값에 팔고 정제되어 온 휘발유를 비싼 값에 사오는 경우가 많다. 베네수엘라의 산유량이 갈수록 줄어드는 이유도 곶감 빼먹듯 인출만 해갔지 돈있을 때 충분히 투자하지 않아 노후시설이 늘었기 때문이다.
산유국하면 바로 떠오르는 미국, 카타르, 노르웨이가 있다. 캐나다의 경우도 석유와 국가경제가 매우 밀접한 관계에 있는 편이다. 캐나다 중서부 앨버타 주 및 서스캐처원 주 등지에서 오일샌드를 정제하여 상당한 양의 석유를 생산해왔다. 이렇게 획득한 석유를 내수시장에서 소비 혹은 미국으로 수출함에따라 천문학적인 오일머니가 저 2개주에, 더 나아가선 캐나다 연방 전체에 흘러들어와 국가재정 자체를 지탱하는 성장동력으로 자리했었다. 그러나 모두가 그러했듯 좋은 시절은 영원하지 못했고, 2008년 말기부터 벌어진 서브프라임 모기지 사태로 금융위기가 시작되며 1차 폭락을 겪은 유가로 중서부와 캐나다의 경기는 직격타를 맞고 불황에 접어들었으며, 설상가상 2014년 이후 미국이 포문을 연 셰일 가스 혁명으로 인해 2차 유가 폭락에 또다시 얻어터지고 에너지 산업과 국가경제의 쇠퇴를 겪고 있는 상황이다. 하지만 유가가 상승하고 앨버타 경제가 다시 호황을 만끽하면서 위와 같은 걱정은 기우로 끝났다. 특히 캘거리와 에드먼턴 등은 도시가 크게 부흥하면서 석유로 큰 돈을 벌어들이고 있다. 오히려 석유가 없는 캐나다의 다른 도시들이 더 어려워진 상황이다.
2012년~2014년, 3년간 1인당 GDP가 5만달러를 초과하고 고점인 2012년의 경우 52,542달러를 기록하던 캐나다의 국민소득은 셰일 가스발 2차 저유가 폭락을 견디지 못하고 43,495달러까지 급격히 추락, 간신히 회복한 2019년 기준으로도 46,195달러까지 후퇴한 상황이다. 석유 호황으로 무패신화를 보이던 신흥주 앨버타는 이를 계기로 실업률이 상대적으로 높아지는 등 매우 심각한 수준까지 치솟았으며 캐나다 연방정부 또한 이러한 중서부 지역에 재정지원금을 보내주고 사태를 수습하느라 진땀을 흘려야만 했다. 오일머니 신화의 붕괴는 캐나다 달러의 환율에도 극심한 악영향을 끼쳐 한때 미국 달러와 대등한 위상을 지녔던 안전자산 이미지는 온데 간데 없이 폭락하여 캐나다 금융업의 경쟁력도 영향을 받았고, 더 나아가 캐나다인들의 소비위축을 일으키는 등 매우 다양한 후폭풍을 낳았다. 그야말로 석유 하나가 국가경제를 뒤흔들 정도의 파괴력이 있었던 셈이다. 그나마 캐나다가 1차 산업에서의 손실으로 국가가 파산할정도로 기반이 취약하지않은 AAA등급의 신용도를 지닌 안정적인 나라인게 불행중 다행. 타 산유국들에 비해서 눈에 띄지 않을뿐, 캐나다 또한 석유와 자원에 대한 의존도로 매우 비싼 댓가를 치러야만 했다. 캘거리와 에드먼턴등 오일머니 양대도시들의 경우, 도심부 공실률이 치솟고 주정부 공무직과 민간기업 양쪽에서 대규모 해고가 발생함에따라 캐나다의 디트로이트가 되는게 아니냐는 우려를 낳고 있는 상황이다. 하지만 앨버타의 경제가 다시 활성화되고 유가가 급등하면서 앨버타의 캘거리와 에드먼턴 등이 모두 경제적 호황을 만끽하고 있다. 상술된 앨버타 경제에 관한 비관론은 2010년대 중반까지의 이야기라고 생각해도 무방할 정도.
한국 또한 위에 언급한 석유 정제 기술을 갖춘 국가들 중 하나로서 한국의 여수 산업 단지 등에 존재하는 석유 가공 시설은 꽤 인정받고 있다. 한국의 석유 화학 산업 생산량은 한국 내수를 초과하는 규모로써 수출도 활발하게 하고 있기 때문에 저유가 시기에는 석유류 수입액 보다 수출액이 더 많아지는 무역 흑자 상황이 발생하기도 한다.
위치에 따른 분류
텍사스유 (WTI: West Texas Intermediate) - 미국 텍사스 주의 석유로서 가장 고급 품질의 석유로 평가받고 있다.
브렌트유 - 북해에서 생산되는 석유.
두바이유 - 대한민국에서 수입하는 석유는 대부분 두바이유다.
면세유
농어업 종사자를 위해 세금을 빼고 파는 기름을 의미하는데, 가까운 도시에서는 볼수 없지만 농협 주유소나 수협 선박주유소에 가보면 면세전 가격과 면세후 가격을 함께 표기해놓는것을 볼수있다. 면세라 싸다는 점 때문에 불법유통도 많아 문제가 되고 있으며 이에 한국석유관리원, 지자체, 경찰과 농수협이 합동으로 단속을 한다.
환경 오염
석유를 필두로 하는 화석연료의 과다 사용으로 지구온난화라는 큰 문제와 각종 석유 화학 제품들로 인한 환경오염은 지구를 위협하고 있다. 또한 지하에서 석유층을 없앨 경우 생기는 공백으로 인한 지질학적 문제점도 있다. 보통은 시추하면서 생기는 공동에 물을 주입하여 해결한다. 물론 땜질에 가까운 처방이긴 하다.
시추하지 않더라도 미국이나 캐나다에서는 특정한 장소에는 석유가 땅 위로 스며나오는 지역이 있다. 이렇게 스며나오는 석유도 유가가 많이 오르면서 경제성이 생겼고 이에 따라 채굴 기술도 덩달아 발전함에 따라 새로운 석유자원으로 쓰이고 있다. 이를 오일 샌드(Oil Sand)라고 한다. 석유가 섞인 비율(천연타르가 주성분이다.)은 10%가 넘어야 경제성이 있다고 전해지고 배럴당 생산비용은 25~30달러로 비싼 편이지만 요즘은 유가가 많이 올라서 경제성이 매우 좋아졌다.
오일샌드는 800~1,000℃의 고온의 증기로 쪄내서 압착 정제하여 기름을 얻어낸다고 한다. 오일샌드의 생산방식은 2가지가 있는데 먼저 석탄처럼 노천광산에서 채굴 후 파쇄기에 넣어 분쇄한뒤 윗 정제를 해서 쓰는 '노천채굴식 방법. 또 한가지는 오일샌드 생산정(井)에 고온 고압의 증기를 주입해 석유성분을 녹인 뒤 뽑아내는 방식으로 '지하 회수법'으로 나뉘고 있다. 캐나다에서는 산유량의 약 80% 정도가 지하회수법으로 채굴된다고 한다. 문제는 여기서 주입한다는 증기가 단순한 수증기가 아니라 융해를 용이하게 하기 위한 각종 화학약품을 섞은 것이라, 이러한 유해한 증기를 땅 속에 마구 뿜어대면 환경에 악영향을 미칠 수 있다는 우려의 목소리가 갈수록 늘어나고 있다. 더구나 이 방법을 사용하면 뽑아내는 석유의 적어도 5배 분량의 물이 오염될 수밖에 없고, 이 물은 당연히 무단 방류된다. 더구나 이렇게 생산된 석유는 일반 석유보다 이산화탄소 배출량이 1.5배나 된다는 연구결과도 있다. 다른 경우로 석유가 셰일(진흙 퇴적암) 속에 갇혀 있는 경우는 셰일 오일(Shale Oil)이라고 한다.
특히 최근 들어 미국과 캐나다 등에서 오일샌드와 셰일오일/가스의 개발이 엄청나게 늘어나며, 환경 문제 또한 상당히 심각해진 상황이다. CSI 과학수사대 시리즈에도 관련 에피소드가 나온다. 수사관들이 셰일가스 시추지 근처 농장의 우물에서 물을 받아서 불을 붙이자 물에 포함된 대량의 가스로 인해 물에 그대로 불이 붙어 버리고, 물의 성분을 조사하자 각종 발암성 유기화합물들이 대량으로 포함된 것이 드러났다.
여기에 송유관이 상대적인 것으로 나타났는데 파이프 관에서 타르가 새는 것이다. 송유관 건설을 반대하는 이들이 파이프관에 들어갔을 때, 아침이 되자 파이프관으로 햇빛이 들어오는 것을 보고 경악하는 사건이 일어나는가 하면, 마침내는 송유관에서 타르가 대량으로 유출되어서 인근 지역의 소 수천여 마리가 집단폐사한 사건이 있다. 이런 공로(?)를 인정받아 로열 더치 쉘은 2013년 세계 최악의 기업에 선정되었다.
남아메리카 콜롬비아 일대 원주민 우와(U'wa)인들이 석유에 붙인 "땅의 피(ruiría)"라는 이름이 이 문제를 적절히 표현하고 있다.#
지구 온난화 문제는 해가 갈수록 심각해져 이대로 가면 석유가 고갈되기 전에 환경 문제로 세계 경제가 먼저 파탄이 나는 상황이 예측되고 있다. 석유가 고갈되는 것을 걱정하는 것 보다는 그냥 이대로 석유를 쓰는 것 자체가 문제인 상황으로 석유 생산과 사용을 둘러싼 거대한 문제의 초점이 전환하고 있는 것이다. 2040년 경이 되면 유럽과 북미를 중심으로 석유차 판매가 금지될 것으로 보이는데 이러한 급진적인 환경 규제와 함께 산업 분야 곳곳에서 기존의 내연기관을 밀어내버리고 있는 전동기의 눈부신 발전으로 자키 야마니 전 사우디 아라비아 석유 장관의 발언은 시대를 앞서가는 혜안이었던 것으로 여겨지고 있다. 산업의 발전을 위해서는 석유가 필수적이기 때문에 많은 나라들이 석유 수입과 사용을 멈출 수 없기 때문이다. 석유가 없으면 현대 문명을 유지할 수 없고 필요한 에너지를 얻을 수도 없는 것이 현실이다.
석유 고갈과 석유 대체
석유 고갈론
인류가 사용할 수 있는 석유의 매장량은 이제 30여년도 남아있지 않았다.
로마클럽 , 성장의 한계 ,1972년
석유고갈론은 1972년에 발간된 성장의 한계로부터 시작한다. 당시 이 보고서가 전세계에 준 충격으로 인해 약 40여년이 지난 2010년대까지도 석유고갈론이 학계에서 등장하게 된다. 하지만 애당초 시대 한계상 기술혁신 등이 내용에서 배제되었고 오로지 석유 사용을 제한해야 한다는 이미 정해놓은 결론에 맞춰 만든 보고서였기에 결과적으로 현실과 동떨어질 수밖에 없었다.
2000년대 들어 가채매장량을 이유로 고갈을 걱정할 단계가 아니라는 낙관론과 이미 피크 생산 시점이 끝났음을 주장하며 고갈이 멀지 않았다는 비관론이 대립하고 있었다. 2008년 기사 그러나 당시 초중고 교과서 집필진들과 교사들은 비관론을 절대적 진리인 양 일방적으로 주입시키는 수업을 했다. 40년 후에 석유가, 60년 후에 천연가스가 완전히 고갈됨을 설명하는 이런 그래프는 2000년대에 초등학교를 졸업한 학생이라면 누구나 교과서에서 보았을 것이다.
2010년대 중반에 들어서는 제한된 정보를 바탕으로 작성된 이제는 없던 내용의 보고서로 취급된다.
석유가 '고갈되지 않는' 이유로는 다음과 같은 분석들이 거론된다.
유전 발견 및 시추 기술의 발전: 고갈 문제는 석유가 채굴되기 시작한 100여년 전부터 매년 제기되었다. 석유는 약 30년 이내로 고갈될 것이다.”로 유명한 로마 클럽 보고서 중의 성장의 한계란 대목이 1973년에 발표되었다. 이 말대로면 석유는 늦어도 2003년에 고갈됐어야 했지만, 실제로는 전혀 그렇지 않았다.
해당 보고서는 당시 정유사들이 보유한 석유 매장지를 합산하여 만들어졌는데, 문제는 이런 보고서들은 매장지 조사의 한계와 기술의 발전을 등한시했다는 점이다. 애시당초 인류가 전 지구를 샅샅히 탐사해서 모든 자원 매장지를 100% 발견한 것도 아닌데 단순히 현재 시점 기준으로 자원 고갈 통계를 냈으니 맞을 리가 없었던 것이다. 사실 사람들의 인식과 달리 지구의 자원은 아직 완벽하게 탐사되지 않았다. 지표면은 몰라도 지하나 심해의 경우는 조사된 지역보다 조사가 안 된 지역이 훨씬 많다고 불릴 정도다. 즉 기존에 발견된 유전의 석유가 고갈되더라도, 이를 대체할 새로운 유전이 발견되어서 총 석유 매장량은 현상유지가 되거나 오히려 역으로 매장량이 늘어나는 경우가 있었던 것이다. 신규 유전은 2020년대에도 꾸준히 발견되고 있다.
또한 석유가 매장되어 있는 것으로 확인되었으나 채굴 초기 비용이 너무 많이 소모될 것으로 예상되어 투자할 가치도 없다고 판단된 유전이라거나, 채산성 문제 이전에 기술 부족으로 아예 채굴할 수 없는 경우도 허다했으나, 기술 발전이 이를 메꾸어준 경우가 많다. 오일샌드의 경우 석유가 섞인 모래에서 석유를 추출하는 비용이 통상적인 유전에 비해 매우 비싸서 채굴되지 않고 방치되어 왔으나 국제 유가가 매우 상승하면서 채굴 비용보다 석유값이 비싸지자 채산성이 발생, 채굴되기 시작했다. 셰일 가스 역시도 채산성 문제로 방치된 자원이었으나 마찬가지의 사유로 개발되기 시작했다. 고갈되지는 않았으나 더 캐려면 비용을 투자해야 해서 채산성 부족으로 시추를 중지한 유전들도 기술의 발전으로 부활하는 등, 석유 소비량 이상으로 생산량도 역시 엇비슷하게 증가했던 것이다.
주목을 원하는 환경단체와 조세저항이 싫은 국가 및 이윤상승을 원하는 산유국과 정유사의 콜라보: 원유사들은 석유가 있다는걸 알아도 절대 외부에 공개하지 않는데 석유채굴은 채굴권을 기한제로 거래하는지라 채굴권을 취득하기도 전에 석유가 있다고 미리 알려지면 해당 지역의 채굴권이 터무니없이 비싸지기 때문이다. 탐사의 결과 석유가 있다는걸 알아도 입 꾹 다물고 다른 땅과 물타기를 해가며 채굴권을 덩어리째로 거래해서 땅의 소유자가 자신의 땅에 석유가 있다는걸 확신하지 못하는 상태에서 채굴권을 거래하게 만든다. 따라서 석유기업들이 공개하는 석유 매장량을 기준으로 한 통계가 맞을 리가 없었다. 간단하게 말해 석유고갈론은 누구에게도 손해가 나는 이야기가 아니었다. 석유기업과 생산국은 언젠가는 떨어질 석유라는 설레발로 카르텔을 만드는 것에 정당성을 부여하고 유가를 끌어올릴 수 있고 환경론자들은 그걸로 주목을 받을 수 있었다. 소비 국가는 석유에 막대한 세금을 부과할 수 있었다. 로마클럽 실무자들도 실상이 그런걸 원래부터 알고 있었는데 전혀 개의치 않았다.
정제기술의 발전: 석유는 100% 에너지로 전환되지 않는다. 정제 과정에서 반드시 에너지의 손실이 일어나는데, 정제 기술을 발전시켜서 이 손실을 줄여나가고 있다. 시간이 지날수록 같은 양의 원유를 가지고도 예전보다 훨씬 더 많은 양의 실제로 사용할수 있는 기름을 얻게 되니, 상술한 시추 기술의 발전과 시너지를 일으킨다.
우리 회사는 2019년이 인류역사상 석유수요의 정점으로 생각합니다. 이에 우리는 2050년까지의 수요에 대한 3가지 시나리오를 제시합니다: 80%로 감소, 40%로 감소, 20%로 감소. 회사는 석유 수요가 유지되거나 증가하는 그 어떤 시나리오도 고려할 합리적 근거가 없습니다. 그러므로 BP는 석유에 치중되어있는 자산을 신속하게 재배치할 것입니다.
2021 BP plc
정세에 따른 변화: 상황에 따라 채산성이 낮아질수록 산유국/정유사는 석유를 채취하지 않고 대체 자원에 투자한다. 아직까지는 대체 에너지보다 석유의 경제성이 더 높다. 그러나 석유는 시추하면 시추할수록 비용이 늘어날테고, 언젠가는 보다 발전한 대체 에너지보다 경제성이 떨어지는 시점이 올 것이다. 그 때부터 석유 수요는 감소할테고 사람들은 더 이상 석유를 캐지 않게 될 것이다. 즉, 석유의 고갈은 석유 자체가 세상에 존재하지 않을 때가 아니라, 경제적 가치를 지닌 자원의 위치에서 내려와서 더이상 대규모로 시추를 할 이유가 없어질 때, 그러니까 석유가 도태되는 시기라고 볼 수 있을 것이다. 물론 완전한 도태는 이루어지지 않는다. 지금은 석유의 시대임에도 석탄을 캐는 탄광과 돌을 캐는 채석장은 돌아가고 있다. 단지 과거처럼 그 산업이 중심산업이 아니게 된다는 의미다.
석기시대가 종말을 고한 것은 돌이 부족했기 때문이 아니다. 언젠가는 석유의 시대도 종말을 고하겠지만, 그것이 석유가 부족하기 때문은 아닐 것이다.
자키 야마니 전 사우디아라비아 석유 장관.
대체 자원 기술의 발전: 석기시대가 끝난 이유가 돌이 부족해서가 아닌 것처럼, 인간의 기술 발전으로 인해 석유의 필요성이 점점 줄어들고 있다. 고유가, 환경 오염 등 여러 이유로 인해 전세계에서 전기자동차로 석유자동차를 대체하고 있다. 늦어도 2040년경까지는 유럽에선 내연기관 자동차는 "금지"될 것이고 다른 지역도 그에 따를 것이다. 조명이건 난방이건 전기로 거의 대체가 완료되어서 더 이상 가정에서는 사실상 기름 냄새를 맡을 일이 없어졌는데, 내연기관마저 전기 동력으로 교체되면 2020년경 태어난 세대는 석유 냄새 자체를 아예 알지 못할 수도 있다. 등유 램프나 석유 곤로가 사라진 것처럼 내연기관 자동차와 주유소도 역사의 뒤안길로 사라지게 될 것이라는 말이다. 물론 내연기관 자동차를 굴릴 전기를 생산하기 위해 신재생 에너지냐, 아니면 천연가스 혹은 핵발전량의 증가냐는 논의가 필요하겠지만 환경문제 등 여러 사정상 내연기관의 교체는 거의 확정적이고 스케줄도 빡빡하게 굴러가고 있다. 이미 볼보는 내연기관 자동차의 새로운 제품 개발을 포기했고 프랑스는 2040년 독일은 2030년경부터 내연기관차의 판매를 금지할 것임을 공표했다. 이렇듯 내연기관 자동차가 사라지면 석유소비량이 급감할 것은 명백해보인다.
기후 변화로 인한 세계 각국의 석유 규제: 석유 산업과 자원의 생명줄을 끊는 것은 석유 자체의 부존량이 아닌 탄소 배출량이 될 가능성이 높다. 속도의 차이에 대해서는 이론이 있을지언정, 궁극적으로는 전세계적으로 탄소배출량을 줄여야한다는 공감대로 인해 빠른 속도로 탈탄소화 작업이 이루어지고 있다보니 최우선 대체해야할 연료로 손꼽히는건 석탄이지만, 석유 역시 바로 그 다음 타자로 찍혀있으므로, 유럽의회에서 석유 내연기관를 대체할 LNG 천연가스가 녹색환경기술로 지정될 정도다. 팬데믹 이후 경기반등 움직임이 있고 코로나로 인한 공급망 교란등의 문제로 경기적 고유가가 지속되는 상황임에도 이런 장기상황을 보고 석유개발회사들이 신규투자에 전혀 나서지 않는 등, 기후변화 대응 기조가 석유를 근간으로 한 석유 산업 전체를 퇴락시킬 것이라 확실시된다.
대체 연료
석유는 내연기관의 연료로 주로 사용되는 만큼 석유를 대체하기 위해서는 석유와 비교할 수 있을 정도로 질량당 에너지 밀도와 에너지 효율이 좋아야 하며, 석유보다 환경오염을 덜 일으키는 쪽이 바람직하다. 수소 연료와 바이오 매스가 대체연료로 주목을 받고 있다.
화력 발전은 대부분 석탄을 이용하며, 화력 발전에서 석유가 가진 비중은 크지 않다. 석유가 저렴하던 시절에는 석탄보다 이동과 보관이 편리한 석유가 잠시나마 석탄을 대체하였지만, 오일 쇼크가 터져 석유가격이 치솟은 이후에는 보관과 이동의 편리함을 무시해도 될 정도로 석탄으로 전기를 생산하는 방식이 석유로 생산하는 것보다 효율적으로 여겨졌기 때문에, 특수한 상황이 아닌 이상 석유를 연료로하여 전기생산을 하지 않는다. 더불어 흔히 그린 에너지로 불리는 태양열, 태양광, 지열, 풍력, 조력, 수력 등은 석유 대체와는 직접적인 관계가 없다. 즉, 전기를 생산하기 위한 대체에너지들은 석유가 아닌 석탄의 대체연료다. 게다가 전기 생산 목적으로는 비용이 훨씬 덜 드는 원자력 발전이 있기도 하다. 그렇기 때문에 석유 연료는 자동차나 비행기와 같은 운송수단에 사용하는 연료를 말한다. 분별증류를 공부하면 알겠지만, 우리가 쓰는 대부분의 연료유는 석유가 아니면 나오기 무척 어렵다.
석탄액화 연료
석탄을 이용해 석유를 만들어내는 기술(CTL:Coal-to-Liquid)이 있는데 석탄 매장량은 인류가 최소 수백년 이상 사용할 수 있는 양이 있다는 것이 확인되었으므로 고갈의 염려가 적다. 원리는 석탄에 일산화탄소와 수소를 혼합해 가스화한 다음 액체 탄화수소로 변화시키는 것으로, 기술 자체는 이미 100년전인 1920년대에 개발되었다.
이 분야의 유명한 사례로는 나치 독일과 남아프리카 공화국이 있다. 제2차 세계 대전 당시 석유를 구하기 힘들었던 나치 독일은 석탄을 대규모로 액화해 석유를 생산하면서 전쟁을 치렀고, 종전 이후에는 남아프리카 공화국에서 독일의 기술을 받아들여 대규모 석탄액화연료를 생산했다. 남아프리카 공화국은 석유 매장량은 거의 없는 반면에 석탄 매장량은 풍부했고, 아파르트헤이트 정책으로 인해 세계 각국에서 각종 제재를 당해 석유를 수입하기 힘들어지자 액화 기술을 사용해 직접 석유를 생산한 것이다. 현대에는 남아프리카 공화국의 사솔(Sasol)사가 석탄액화 기술로 유명하다. 2000년대 초에 남아공으로부터 한국에 수입된 슈퍼세녹스가 석탄액화연료이다.
나치 독일과 비슷하게 일제도 북한 지역에서 채굴한 석탄을 석유로 만들어 사용하였다. 논문 기사 위의 기사나 논문에 따르면 아오지에 일제가 건설한 인조석유공장(석탄액화 공장)은 생각보다는 효율이 떨어져서 석유 부족을 해결할 정도는 아니었던 것으로 보인다. 100만톤의 석탄이 있다면 20만톤의 인조석유가 나오는 정도였다고. 그래도 없는 것보다는 좋았을테니 전쟁 수행을 위해 열심히 가동하였던 것으로 보인다.
물론 석탄액화연료는 그냥 석유를 채굴해서 쓰는 것보다 생산 비용이 비싸 채산성이 떨어지므로, 2차대전 당시 독일이나 과거 남아공처럼 석유수입이 힘든 특수한 경우에만 한정적으로 사용되었다. 다만, 석유고갈론이 현실화되어 석유값이 천정부지로 뛰어오른다면 널리 사용될 가능성이 높다.
생체 연료
현재로서 가장 가능성이 있는 대체기술은 E-디젤이다. 바이오디젤은 광합성으로 이산화탄소와 물을 생물학적인 공정을 통해 탄화수소로 만드는거라면, E-디젤은 전기화학공정을 통해 탄화수소를 만드는것이다. 광합성의 최대 효율은 태양에너지의 5~10%, 광합성에너지가 바이오매스로 전환되는 효율은 10% 미만, 바이오매스내에서 직접적으로 연료로 사용할 수 있는 지질 및 단당류 함량이 소수라는걸 감안하면 바이오연료의 태양에너지 사용 효율성은 0.1% 내외다. 반면에 15% 효율의 태양광 에너지를 이용해서 70% 효율의 전기화학공정을 통해 만들어지는 E-디젤의 효율성은 10%가 넘는다. 현재 아우디에서 개발해서 시험 중이다.
에탄올이나 바이오 디젤 등을 쓸 수 있지만, 아직 석유만큼의 고품질 및 다기능 연료를 얻을 수는 없다. 따라서 아직까지는 휘발유의 저등품 대체재로 쓰이는 정도다. 한국처럼 땅이 좁은 곳은 바이오 디젤도 자급자족하기 어려운 한계가 있다. 이 때문에 해조류를 이용한 바이오디젤도 연구 중이다. 아래 다루듯 효율의 한계가 있기는 하나, 이런 문제가 유발되는 환경적 효과를 감안하여 전인류적인 입장에서 우리와 자연 모두에게 합당한 방법을 찾기 위해 연구에 매진하고 있다.
에탄올 연료유만 봐도 브라질을 비롯한 일부 국가를 빼면 널리 쓰이지 않는데, 그 이유가 석유를 더 팔아먹기 위해서라는 음모론까지 있지만 대체 연료유는 바로 윗 문단 내용처럼 석유처럼 고품질의 다양한 연료를 합리적으로 공급해주지 못해서 아직 널리 쓰이지 않을 뿐이다. 웃지 못할 일이, 바이오디젤 의무화 규정을 지키기 위해 이 옥수수가공품을 수입하기도 한다. 가까운 미래에 석유가 고갈되고 가격이 폭등하면 에탄올이 대체에너지로 널리 쓰일 수 밖에 없다. 이미 연료로서는 가장 고품질이라 할 만한 유종인 항공유까지도 잡초나 옥수수 등으로부터 생산해내는 기술까지 개발된 상황으로, 석유가 정말로 고갈되더라도 전세계적인 엄청난 손해를 감안한다면 기술적으로는 얼마든지 대체가 가능한 상황이다.
효율 문제
바이오수송연료의 궁극적인 (그리고 제일 치명적인) 단점이 농경지뿐만 아니라 질소와 인 자원을 비롯한 비료의 소모량이다. 이 문제점은 농경지를 따로 필요하지 않은 미세조류를 포함한 바이오매스도 포함된다. 특히 인의 경우는 기체 phase를 가지고 있지 않은 원소라 탄소나 질소와 달리 자연적인 순환 메커니즘이 없는 원소다. 70억이 넘는 세계 인구를 유지하기 위해 매년 몇 억톤씩이나 채굴되고 있지만 인 또한 매장량이 한정된 자원이다. 인 고갈이 일어난다면 현대농경기술을 통한 대량식량생산이 불가능해지며, 현재 전세계 소모량을 본다면 오히려 석유보다 일찍 고갈될 확률이 높다고 한다. 즉 비료를 사용해서 연료를 생산한다는 것은 석유고갈을 막기 위해 인류의 식량생산과 직결된 인을 고갈시키는 것과 다름없다. 1kg의 바이오연료를 생산하려면 0.71kg의 인이 필요하다는 것을 감안하면 바이오연료는 절대로 석유를 대체할 수 없다.
한편 최근에 이루어진 연구에 의하면 옥수수나 사탕수수 등을 이용하여 연료를 만드는 작업에 투입되는 에너지가 작업 후 얻는 에너지보다 더 많이 든다니, 미래의 연료 문제는 절대로 쉽게 해결될 문제가 아니라는 소리도 있으나 이건 다른 연료도 다 마찬가지이다. 석유만 봐도 오랜기간 석유가 만들어지는 과정은 고사하고 시추하고 운반하고 정제하는데 투입되는 에너지가 거기서 나온 휘발유로 얻을 수 있는 에너지보다 더 크다. 결국 고효율 태양광 기술이나 핵융합 개발로 인해 에너지가 넘쳐난다면 input vs output에 비대칭이 커도 큰 문제가 되지 않는다.
실제로 이미 석유를 대체할 수단으로 전기나 식물, 혹은 동물기름을 정제해서 자동차 연료는 물론 합성수지도 만들 수 있는 기술이 개발되었다고 하나 이런 기술들이 쓰이지 않는 이유는 동일하다. 품질과 범용성과 비용의 문제이다. 특히나 품질 측면을 따져보면 이런 대체 에너지 연료는 석유와 비교조차 되지 않는다. 또한 지금까지 나온 많은 대체연료는 바이오 디젤, 옥수수, 사탕수수 등으로 만들기 때문에 곡물가격을 폭등시켜 기아를 유발시킬 수 있다는 문제가 제기되었고, 실제로도 해당 국가의 곡물가에 심대한 영향을 끼쳤다. 더하여 환경적인 영향을 감안하면 차라리 석유를 쓰는 것이 더 도움된다. 나아가 바이오 연료를 만드는 데 쓰는 작물을 재배할 경작지를 확보하기 위해 아마존 같은 열대 정글을 더 파괴하는 역설적 결과를 낳을 것이다.
전기 모터
2010년대 후반 들어 전기모터가 내연기관의 대안으로 부상하고 있고, 전망상 가까운 미래에 자동차와 선박에서의 내연기관 의존도가 크게 떨어질 것이기 때문에 석유연료든 대체연료든 연료 자체가 불필요해지는 시점이 올 수도 있다. 단적인 예로 유럽에서는 2025년부터 시작해서 2040년 영국을 마지막으로 내연기관 자동차가 전면적으로 금지된다. 20년이 긴 시간 같지만 2002 월드컵부터 2022년 현재까지의 시간이 약 20년이다. 2002 FIFA 월드컵 한국·일본부터 지금까지의 시간이 한번 더 흐르면 유럽에서 내연기관 자동차가 사라진다는 소리다.
다만 아직 예외적으로 항공기의 전기모터는 프로펠러 방식이라 속도가 떨어지기 때문에 제트엔진에 대응하는 대안엔진이 등장하지 않는 이상 항공기 연료의 대체연료를 찾는 연구는 절실하다.
로켓의 경우에는 아예 연소를 이용한 추진방식 이외에는 대안을 찾는게 답도 없는 상황인데 향후 수백년은 로켓이나 그에 상응하는 수단을 이용한 이용한 물류 운반은 지속적으로 증가하는 방향으로만 변화할 것으로 여겨지고 있기 때문에 이 분야 또한 미래에는 대안 기술에 대한 요구가 커질 수 있다.
태양 에너지 및 기타
연료와 재료에서 석유는 절대적이지만, 에너지면으로는 태양광의 고효율 전기 에너지 변환법만 개발되면 걱정할 필요는 없을 것이다. 태양은 우리 주변에 존재하는 초거대 핵융합 발열기나 다름없다. 따라서 태양이 주는 열 에너지는 인류 전체가 소모하는 에너지에 비하면 무지막지하게 많다. 앞으로도 수십억년은 문제없이 공급받을 수 있는, 사실상 무한정의 자원인 셈. 하지만 지구에 도달하는 자연상태의 전자기파와 그 복사열을 인류가 쓰기 좋은 전기 에너지 형태로 전환하는데는 아직 물리적 한계가 있다. 이 때문에 지금 효율로는 그저 시망일 뿐.
차후에도 태양 에너지가 주요 에너지원이 될 수 없는 이유는 일조량, 기후조건의 제약조건이 많고 발전 효율이 너무 낮아 아직은 큰 도움은 안된다. 하지만 현재 태양광 발전에 필요한 부품값이 미친 듯한 속도로 내려가고 있으며 이미 독일은 태양광 발전 기술을 굉장히 높은 효율로 보유하고 있다. 2010년대 이전만 해도 태양광 기술은 실용성을 전혀 논할 수 없는 수준에 머무르고 있었지만 2020년대에는 저렴한 가격에 휴대폰 정도는 충분히 충전하고도 남는 수준의 태양전지가 상용화되었다. 이는 북한 주민들이 전력난에도 불구하고 휴대용 전자기기를 이용하기 쉽게 만들기도 했다.
그 밖에도 핵융합 발전이 유망하다. 앞서 언급한 태양 및 항성에서 일어나는 에너지 생성과정을 인간이 통제하는 것인데, 이 때문에 인공 태양을 만든다고 표현하기도 한다. 이를 상용화한다면 방사능 걱정도 거의 없는 데다가 효율도 원자력 발전소의 수 십배에 달하는 꿈의 에너지원을 얻을 수 있게 된다. 이 발전 방식은 원재료가 널리고 널린 수소인지라 사실상 가동기간이 무한해서 석유의 이용시한을 최소 1억배로 늘릴 수 있다. 그간 동력원으로 사용되던 석유를 온전히 전기로 대체하고 석유는 온전히 플라스틱이나 합성섬유, 비료 등의 화학 물품 제작에만 사용하면 된다. 즉 핵융합이야말로 개발되기만 한다면 석유를 대체할 가능성이 있지만 문제는 핵융합의 개발과 소형화가 매우 어렵다는 것이다. 수많은 국가들이 연구를 진행하고 있으며, 과학이 발달한 일부 선진국은 기초 기술 확보까진 성공했으나 상업화를 위한 효율 달성은 아직 요원하다. 한국 역시 기초 기술의 개발이 완료되었고, ITER 프로젝트에도 주요 국가로 참여 하고 있다.
핵분열 발전소의 막대한 수소 가스 부산물을 활용한 수소 에너지도 있는데, 대한민국이 이 부분에서 선진국이다.
대체 고분자 물질(플라스틱)
증류탑에서 나오는 연료유들을 뺀 나프타로는 플라스틱을 포함한 우리가 쓰는 모든 고분자 물질을 만든다. 에탄 크래킹 기술의 발달로 나프타를 쓰지 않아도 플라스틱을 생산할 방법은 있다. 실제 NCC(나프타 크래킹 센터) 플랜트가 증설 되지 않는 이유가 에탄 크래킹이 더 효율적이기 때문이다. 다만 대량생산은 여전히 나프타가 많이 활용되는 상황. 워낙 가격이 싸서 아주 여러가지 물건에 대량으로 쓰이기 때문에 이것도 고갈 음모론의 대상이 되고는 하는데 이건 석유고갈론 보다도 더욱 어리석은 이야기다.
일단 현대의 화학기술이 발전하기 때문에 아예 다른 재료로도 플라스틱을 만드는 것 자체는 가능하다. 식물성 수지를 이용하는 방법이 성공하여 꾸준히 연구되고 있고 실제로 식물성 수지에서 플라스틱을 만드는 것도 가능하다. 아울러 우리는 현재까지 생산된 플라스틱을 재활용하는 기술도 가지고 있다. 하지만 비용 문제로 현실화될 수 없다.
여러가지 이유로 나프타의 생산이 중단될 경우 현재처럼 대량의 플라스틱을 저렴하게 이용하기는 어려워진다. 착각하지 말 것은, 플라스틱을 이용할 수 없다는 것이 아니라 가격이 좀 비싸진다는 것이다. 플라스틱의 가격이 비정상적으로 싼 것은 플라스틱은 어디까지나 석유산업의 폐기물 재활용 자원이기 때문이다.
플라스틱 역시 일종의 석유의 한 분류물이라고 볼 수 있다. 가장 많이 쓰이는 정제방식으로 정제를 하다보면 휘발유 - 나프타- 등유 - 경유 - 중유등의 순서로 정제되는데 이 중 나프타는 연료로 쓸 수는 없다. 문제는 가장 수요가 높은 휘발유와 경유를 정제하다보면 다른 종류의 유종과 나프타가 쏟아진다는 것이다.
당장 유종만 하더라도 과거에는 가솔린 기관을 쓰는 승용차가 크게 보급된 후 휘발유의 수요가 압도적으로 높았고 휘발유가 다른 유종보다 두배에서 세배까지 가격을 형성하고 있었지만 테슬라로 대표되는 전기자동차혁명으로 휘발유 수요가 크게 줄었다. 하지만 전기자동차 모터와 배터리 문제로 고마력 모터를 만드는 것은 어렵고 비대면 문화로 상업용 운송수요가 크게 증가하면서 경유 가격이 크게 올랐는데 이젠 대부분의 국가에서 경유와 휘발유의 가격이 거의 같 거나, 경유가 오히려 비싸지는 경우가 발생했다.
이렇게 된 이유는 원유 1L를 정제했을 때, 가솔린 200, 등유 200, 경유 200, 중유 200, 나프타 200 이렇게 나온다고 가정했을때 가격을 각각 20%씩 배분하는게 아니라 가장 수요가 높은 유종이 원유 + 정제비용의 대부분을 감당하고 수요가 낮은 유종과 나프타는 가격 분배가 전혀 이루어지지 않기 때문이다. 경우에 따라서는 나프타는 마이너스 가격을 찍는 경우도 있는데 그 이유는 휘발유와 경유를 정제하기 위해서는 원유탑에서 생산된 유종들을 다 빼내고 남은 나프타를 치워야 새 원유를 투입해서 정제를 하는데 고탄소 잔여물을 땅에 묻거나 바다에 버리면 경찰이 와서 검거되는건 고사해도 땅과 바다는 탄소천지가 되어 오염된다. 따라서 나프타의 경우 팔기는 커녕 그걸 치워주기만 하면 정제회사가 나프타를 이용한 가공회사에 돈을 주는 상황이 발생한다.
따라서 플라스틱의 경우 재활용이나 재생이 극히 어려운 것이다. 플라스틱의 원료는 사실상 마이너스 가격이고 석유를 정제하면서 무한히 생겨나는데 이걸 치워주기만 하면 돈을 줄 정도니까 이런 원료를 대체하는건 현실적으로 불가능하다.
미래에는 어떻게 될지는 모르겠지만 사실 플라스틱의 물성이 매우 탁월하다거나 대체가 불가능한건 아니므로 석유산업이 쇠락하면, 목화산업이 쇠락하면서 면실유의 수요가 크게 하락한 것처럼 플라스틱도 석유산업과 궤도를 같이할 것이다. 당장 면실유를 연료로 쓰고 참치캔에도 넣고 하던 시절에도, 일부 호사가들은 면실유의 수요 때문에 목화농장이 계속 확대되어 식량위기를 불러일으킬 것이고 면실유를 대체할 수 없을거라는 종말론 비슷한걸 주장하기도 했었지만 모두 기본적인 경제원칙에 어긋나는 이야기니 현실화될 수 없었다. 다시 말해 가솔린이나 등유, 경유 등 연료유의 경제적 가치가 0이 되와서 더이상 정제할 필요가 없음에도 플라스틱은 반드시 현재생산분 만큼 써야한다는 비현실적인 가정을 해도 원유의 유가는 현재 상태가 최고점이고 산업생산에 영향을 주지 않는다.
대체 의약품
대표적인 의약품인 아스피린도 석유에서 추출되는 벤젠으로 만든다. 아스피린의 경우 실로스타졸, 클로피도그렐 등 대체의약품이 개발되었다.
대표적인 보습제인 바셀린도 석유로 만드는 제품이다.
기업 및 기관
국내
한국석유공사(Korea National Oil Corporation)
제2차 석유파동 이후 1979년 한국의 안정적 에너지 안보를 위해 설립. 국내외의 석유 확보 등을 목적으로 하는 공기업.
한국석유관리원(Korea Petroleum Quality & Distribution Authority)
석유 및 석유대체연료의 품질ㆍ유통관리, 연구개발, 시험조사 등과 그 밖의 다른 법률에서 위탁 또는 지정받은 사업을 효율적으로 추진하여 석유산업의 건전한 발전과 사회일반의 이익에 기여하는 준정부기관.
SK에너지
과거 국영 석유 회사였던 대한석유공사(유공)을 선경그룹(현 SK)이 불하받아서 오늘날까지 이어진다.
GS칼텍스
과거 럭키금성(현 LG)이 미국 칼텍스사와 공동출자하여 호남정유라는 이름의 정유회사 설립. 이후 LG정유로 변경했다가, LG-GS 분할 이후 현 사명으로 변경되어 오늘날까지 이어진다.
HD현대오일뱅크
과거 극동정유를 현대그룹에서 인수, 이후 현대그룹에서 현대중공업그룹(현 HD현대)이 분할될 때 산하 계열사가 되어 오늘날까지 이어진다.
S-OIL - 쌍용그룹이 사우디아라비아의 아람코와 합작하여 세운 정유회사. 이후 쌍용그룹이 해체될 때 아람코가 지분을 전부 인수하여, 현재는 외국계 회사다.
해외
엑슨모빌(ExxonMobil)
세븐 시스터즈의 일원인 엑손과 모빌의 합병 대기업. 엄청나게 거대한 세계적 대기업으로 유명하다. 각종 경제 지표에서 세계 최상위권을 기록하고 있다.
쉐브론(Chevron)
세븐 시스터즈 소속의 유명한 석유 대기업이다. 세계 석유 업계의 핵심 대기업으로 선정되고 있다. 아시아-태평양지역 담당 자회사인 칼텍스를 세웠다. GS칼텍스가 대한민국 지사로서 자리 잡고 있다.
코노코필립스(ConocoPhillips)
세븐 시스터즈 소속의 유명한 석유 대기업이다. 코노코(Conoco)와 필립스(Phillips)의 합병 대기업이다.
KNPC
쿠웨이트의 국영 석유 기업이다. Kuwait National Petroleum Company.
ADNOC
UAE 아부다비의 국영 석유 기업이다. Abu Dahbi National Oil Company.
가스프롬(Газпром)
러시아의 국영 에너지 회사. 흔히 천연가스를 많이 생각하지만 가스프롬 넵뜨(Газпрзм Нефть)라는 자회사가 담당하고 있다.
로열 더치 쉘(Royal Dutch Shell)
영국과 네덜란드가 합작해서 만든 석유 기업이다.
에니(Eni)
이탈리아의 석유 회사이자 이탈리아 최대 규모의 기업집단이다. 원래는 국영 기업이었다.
마라톤(Marathon)
과거 전체적으로 많은 수의 정유 시스템을 운영 중이었던 정유 기업 중 하나. 하루 정제량 300만 배럴로 미국 내 최대 석유 정제 처리 시설 및 능력을 갖추고 있다.
사우디 아람코(Saudi Aramco)
사우디아라비아의 국영 석유 회사. 아람코는 Arabia-America Oil Company의 약자이다. 이름에서 알 수 있듯이 사우디아라비아가 국유화하기 전까지는 미국 자본이 소유한 기업이었다.
토탈에너지스(Total S.A.)
프랑스의 석유 대기업.
BP plc(British Petroleum)
영국의 석유 대기업. 자회사로 윤활유 업체인 캐스트롤이 있다.
SOCAR(State Oil Company of Azerbaijan Republic)
아제르바이잔의 국영 석유 회사. 아제르바이잔을 비롯한 구소련권과 튀르키예등지에서 아제르바이잔 국기 색인 파랑, 빨강, 초록 삼색의 SOCAR 주유소 간판도 흔히 볼 수 있다.