셰일 Shale 셰일가스 혈암

세계 최대 셰일가스 매장국인 중국에서 핵무기의 기폭장치와 같은 원리를 활용한 새로운 채굴 방식이 시도되고 있다. 매장층이 대부분 땅 속 깊이 있어 개발이 부진했던 한계를 극복하기 위한 노력이다. 성공한다면 중국의 에너지 자립에 획기적인 발전을 가져올 전망이지만 중국 내 셰일가스 매장지가 대부분 지진 발생 지역에 위치해 광범위한 시추가 이뤄질 경우 새로운 안전 문제가 발생할 수 있다는 우려도 나온다.

27일 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)에 따르면 산시성 시안교통대학 장융밍 교수가 이끄는 연구팀은 이전에는 불가능했던 깊이까지 파고들어갈 수 있는 강력한 충격파를 이용한 채굴 공법을 개발했다. 물에 잠긴 특수 코팅된 와이어 코일에 강력한 전류를 흘려보내 순간적으로 발생하는 플라즈마의 에너지를 활용해 암반을 깨뜨리는 방식이다. 1945년 일본 히로시마에 투하된 원자폭탄의 기폭장치에 적용된 것과 같은 원리다.

미국 에너지정보국의 2015년 자료에 따르면 중국은 세계 최대 셰일가스 보유국으로, 31조6000억㎥ 규모의 셰일가스를 보유하고 있다. 미국과 호주가 보유한 셰일가스를 합친 것의 두 배에 달하는 규모다. 하지만 이 중 80%가 지하 3500ｍ의 깊은 땅속에 있어 기존의 수압파쇄(프래킹) 공법으로는 채굴이 쉽지 않았다. 채굴을 위해선 100MPa의 수압이 필요한데 이를 감당할만한 재질의 펌프와 파이브가 없기 때문이다. 중국이 세계 최대 셰일가스 매장량을 갖고 있으면서도 연간 필요한 천연가스의 40%를 수입에 의존하고 있는 배경이기도 하다. 중국은 지난 2017년 기준으로 전체 천연가스 생산량의 6%에 불과한 60억㎥의 셰일가스만을 생산했다. 셰일가스로 에너지 혁명을 이룬 미국의 경우 펜실베니아주와 뉴욕주의 몇몇 지역을 포함해 셰일가스 광상들이 대부분 지하 수백미터 아래에 위치해 있다.

장 교수는 "새로운 공법에서 발생하는 충격파는 근거리에서 200MPa의 압력이 발생할 수 있고, 파단 면적도 최대 50미터 직경까지 이른다"고 말했다. 다만 아직은 연구실 내에서만 실험이 이뤄져 깊은 지하공간에서도 위력을 발휘할지는 미지수다. 강 교수팀은 오는 3~4월 경 중국 쓰촨성 일대에서 현장 실험을 할 예정이다. 전문가들은 새 공법이 독성의 화학물질이 섞인 폐수가 대량으로 발생하는 기존 수압파쇄 공법이 비해 환경 측면에서도 낫다고 평가한다.

하지만 일각에서는 새로운 공법이 야기할 잠재적인 환경 위협을 경고하고 있다. 지금까지 중국 전역에서 7개의 대규모 셰일가스 매장지역이 확인됐는데 이들 중 절반 가량이 치명적인 지진과 산사태로 악명이 높은 중국 남서부의 쓰촨성에 속해 있다. 쓰촨성에선 지난 2008년 5월 리히터 규모 8.0의 대지진이 발생해 8만7000명이 사망하고, 37만명이 부상을 입고, 500만명이 집을 잃는 피해가 발생했다.

쓰촨대학 수자원 및 수력발전 학부 천췬 교수는 "장 교수의 장치로부터 나오는 충격파가 상대적으로 국지적이기는 하지만, 그 기술이 여러 지역에서 복수로 사용된다면 지하의 지구물리학을 변화시켜 건물과 댐 같은 인공 구조물들을 위협에 빠뜨릴 수 있다"고 경고했다. 중국 내에서 최근 수년새 발견된 최대 셰일가스 광상 중 하나는 세계 최대 발전설비 용량의 수력발전소를 가진 삼협댐이 위치해있다. 2017년 스탠포드대학은 미국 남부 아칸소주의 셰일가스 생산과 수천번의 작은 미진들에 대한 연구에서 이 작은 지진들이 더 큰 지진들의 전조일 수 있다고 경고했다.