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석유 머금은 모래 ‘오일샌드’… 국내 기술로 캔다

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2018년 01월 19일 21:00 프린트하기

미국 캘리포니아에서 채굴한 오일샌드 스톤. - James St. John(Wikipedia) 제공
미국 캘리포니아에서 채굴한 오일샌드 스톤. - James St. John(Wikipedia) 제공

국제 유가가 상승할 때마다 새로운 석유자원을 발굴해야 한다는 주장이 나온다. 오일샌드는 모래 입자에 원유가 포함돼 있거나, 입자 표면에 원유가 묻어 굳어져 있는 모래를 통틀어 이르는 말이다. 열탕처리 등의 과정을 거치면 오일샌드에서 원유만 추출할 수 있다. 오일샌드 2t에서 원유 약 160L를 얻을 수 있다. 특히 캐나다와 베네수엘라에 많이 매장돼 있는 것으로 알려졌다. 캐나다에서는 이미 오일샌드를 개발하는 다수의 생산시설이 가동 중으로, 향후 개발이 한층 더 많아질 것으로 예상돼 새로운 자원으로 주목받고 있다.

 

1월 19일 서울 백범김구기념관에서 열린 ‘플랜트 조선 컨퍼런스 2018’ 현장. ‘오일샌드플랜트 모듈화 기술개발 연구단’ 특별세션에서 한국건설기술연구원 김정운 연구원이 발표 중이다. - 이혜림 기자 제공
1월 19일 서울 백범김구기념관에서 열린 ‘플랜트 조선 컨퍼런스 2018’ 현장. ‘오일샌드플랜트 모듈화 기술개발 연구단’ 특별세션에서 한국건설기술연구원 김정운 연구원이 발표 중이다. - 이혜림 기자 제공

제한적이지만 국내에서도 오일샌드 연구가 진행 중이다. 19일 서울 백범김구기념관에서 열린 ‘플랜트 조선 컨퍼런스 2018’에서는 ‘오일샌드플랜트 모듈화 기술개발 연구단’ 특별세션이 진행됐다. 이 연구단은 국토교통부 및 국토교통과학기술진흥원의 지원으로 2014년 12월에 출범했다. 한국건설기술연구원을 비롯해 14개의 산학연 단체가 참여 중이다. 오일샌드 생산을 위한 생산시설 설계에서 제작시공까지 다양한 기술을 개발하고 있다.

 

오일샌드를 채굴하는 방법은 크게 두 가지다. 첫 번째는 땅 위 또는 지표면 근처인 비교적 얕은 곳에 분포돼 있는 오일샌드를 기계로 직접 채굴하는 방식이다. 채굴한 오일샌드는 분쇄하고  따뜻한 물을 섞어 원심분리기로 원유 성분을 추출한다.

 

두 번째는 시추를 통해 깊은 곳에 묻힌 오일샌드에서 원유를 즉시 추출하는 방식이다. 오일샌드 채굴의 80%가 이 방식으로 이루어진다. 시추공 두 개를 뚫고, 한 구멍에 뜨거운 증기를 주입한다. 약 6개월 동안 서서히 주입한 증기에 의해 액체화 된 원유를 나머지 하나의 구멍을 통해 지상으로 뽑아올린다.

 

연구단은 오일샌드 개발에 필요한 소재에서부터 원유 회수율을 높이기 위한 기술, 생산설비의 핵심구조, 유수분리모듈 등을 두루 연구 중이다. 오일샌드 생산시설을 조립식으로 빠르게 건설할 수 있는 ‘모듈화 모델’을 독자적으로 개발하는 것이 목적이다. 

 

캐나다 알버타주에 위치한 오일샌드 플랜트. - Suncor Energy 제공
캐나다 알버타주에 위치한 오일샌드 생산시설 - Suncor Energy 제공

모듈화 생산설비를 안정적으로 설치하기 위해선 건설 현지의 토층 역시 연구해야 한다. 일례로 캐나다 알버타주 아사바스카 지역은 캐나다 전체의 오일샌드 매설량의 80% 이상이 존재하는 곳이다. 이곳의 토층은 영하의 기온에선 흙 속에 포함된 물이 얼며 부피가 약 9% 팽창한다. 지반연구소는 현지에서 시료를 채취해 동결 팽창 정도와 속도 등을 실험해 분석값을 구했다. 이렇게 얻은 기준은 이후 실제 모듈화된 생산시설 설계할 때 중요한 자료가 된다.

 

홍승서 한국건설기술연구원 지반연구소 연구원은 “토양에 얼음이 얼면서 지하수가 표층으로 위로 올라오면, 길고 가느다란 가시처럼 어는 ‘아이스렌즈(서릿발 현상)’층을 형성한다”며 “이 때 위에 있던 흙이 함께 끌어 올려지기 때문에 지반이 불안정해져 별도의 대비책을 연구하고 있다”고 설명했다.

  

오일샌드플랜트 모듈화 기술개발 연구단의 사업기간은 2019년 12월까지다. 연구단은 이 사이 오일샌드 생산시설을 짓는데 필요한 모듈의 50% 이상, 소재의 50% 이상을 국산화하고, 현장 공사기간 30% 감소 하는 기술을 확보할 계획이다.

 

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