셰일가스는 1970년대 연간 70 bcf 미만으로 생산하였던 것이 2008년에 는 1.8 tcf 이상 생산함으로써 현저한 증가 추세를 보이고 있다. 1997년 이 후 누적 생산량은 12 tcf에 달한 것으로 보고되고 있다.50) 이와 같은 증가는 여섯 개의 주요 가스 생산 개발프로젝트가 성공적으로 추진되었기에 가능 하였다. 증가량의 대부분은 현재 미국 가스 생산의 6%를 차지하는 Fort
Worth분지의 Barnett 셰일에서 이루어졌으며, Arkoma 분지의
Fayetteville 셰일이 그 다음으로 생산량이 많은 지역이다.51) 다음의 [그림 3-1]은 북미지역의 주요 셰일가스 생산지 위치를 보여주고 있다.
[그림 3-3] 북미지역의 셰일 가스 생산지 분포도
자료: National Energy Board
50) Potential Supply of Natural Gas 2008
51) Curtailments crimp Fayeteville gas output: Oil & Gas Journal 2009
가. 미국의 셰일가스 생산지 현황
1) Appalachia 분지 Ohio 셰일
지난 10년 동안 이 지역의 셰일가스 생산은 변함없이 지속되어 왔다. 셰일가 스 생산업체는 연간 300개에서 500개의 가스정을 시추하였고, 평균 생산량은 대략 100 tcf 정도였다.52) 또한 매장량은 분지 전역에 골고루 분포되어 있어서, 예를 들어 가스정 매장량은 100 mmcf미만에서 1.0 bcf 정도로 구성되어 있다.
적절한 예로 들 수 있는 곳이 일반적인 Ohio 셰일 수직가스정인데 이 가스정의 생산량은 30년 기간 동안 300 mmcf 정도가 될 것으로 예상된다.53)
하지만 Ohio 셰일에는 투자자들의 관심을 끄는 특별한 장점이 있는데, 그것은 Ohio 셰일이 시장과의 접근성이 좋고, 30년~50년 정도 생산할 수 있는 풍부한 매장량, 그리고 대량생산 가능성과 높은 성공률을 보인다는 것이다. 하지만 현
재 Ohio 셰일 가스 생산지는 성숙단계에 진입하고 있어 가스정 운영비용이 높
아지고 있는 바, 가스정의 운영 비용을 줄이고 가스 생산율을 높일 수 있는 신 기술의 개발이 필요한 시점에 도달하고 있다.
2) 미시간 분지의 Antrium 셰일
이 지역은 2000년부터 연간 300개~450개의 가스정이 시추되었으나 생산업 체들의 생산 활동을 보면 매년 불규칙하게 모습을 보이고 있다. 사실 이 지역의 가스 생산은 1998년부터 생산량이 꾸준히 감소하여 2008년에는 9,668개의 가스 정에서 131 bcf의 가스가 생산되었으며 누적 생산량은 2.75 tcf인 것으로 추정되 고 있다.54)
하지만 Antrium 셰일 생산지에서 생산된 가스는 2007년 Michigan주의 총 가스 생산량 가운데 82%를 기록하는 등 높은 생산 점유율을 보이고 있다. 또한
52) Potential Supply of Natural Gas 2008
53) 이 분지에서의 가스생산은 매우 낮은 수준이다. 이것이 Barnett과 같은 다른 주요 생산지를 대표 하지는 않는다.
54) Potential Supply of Natural Gas in the United States 2009
초기 생산량을 보면 일일 생산량이 10,000 cf 미만에서 1,000 mmcf에 이르기까지 가스정에 따라 다양한 분포를 나타내고 있다. 이러한 가스정의 초기생산율과 생산실적은 가스 및 중앙 폐수수집 시설의 사용실적 측정자료와 통상 “프로젝 트”라 부르는 10개~30개 정도의 평가가스정 그룹의 데이터를 이용하여 분석하 게 되는데, 이러한 프로젝트들은 하나의 폐수조로 연결되어 있는 경우가 있다.
Atrium 셰일가스 생산지는 여전히 매력 있는 투자처이기는 하지만 역시 가스
정 운영비용을 낮추고 생산지를 남쪽으로 넓혀나갈 수 있도록 신기술개발의 필 요성이 높아지고 있다.
3) 일리노이 분지의 New Albany 셰일
New Albany 셰일은 Illinois 분지 전역에 펼쳐져 있으나 총 최대 두께가 470 ft가 되는 셰일은 Illinois주 최남단과 Kentucky주 서부 지역에 위치하고 있 다. 주요 개발 구간은 Clegg Creek Member이며 이곳은 셰일층의 최상단 부분 이기도 하다. 셰일가스 개발은 1998년부터 주로 Indiana주를 중심으로 확대되 었고 2002년부터는 어느 정도 일정 수준의 생산량을 유지하다가 이후 연간 20 개~45개의 가스정을 시추하면서 점진적으로 생산량이 증가하여 2006년에는 가 스 생산량이 약 3 bcf ~ 4 bcf에 달하게 되었다.55)
한편 2008년에 다수의 시추 프로젝트가 제안되었으나 아직까지 상업 생산은
이루어지지 않은 상태에 있다. 초기 생산율과 매장량은 가스정마다 매우 다양 하다. 가스정 매장량은 100 mmcf 미만에서 1 bcf에 이르기까지 그 범위가 넓으 며56) Illinois주, Indiana주, Kentucky주에서 추가적인 탐사가 계속되고 있다.
Indiana주에서는 최대 170만 에이커까지, Kentucky주에서는 150~200만 에이커 규모로, 그리고 Illinois주에서는 600,000~700,000 에이커의 대규모 개발권이 입 찰을 통해 결정되었다. 향후 더 많은 프로젝트가 확대되기 위해서는 생산 신기술 개발과 인프라 구축을 위한 투자가 확대되어야 할 것이다.
55) Potential Supply of Natural Gas in the United States 2008 56) ibid
4) San Juan 분지의 Lewis 셰일
지난 수년 동안 이 지역의 생산 활동은 그리 활발하지 않았지만 꾸준히 지 속되어 왔다. Lewis 셰일 가스는 보통 비 셰일 구간의 가스와 혼합되어 있어 셰일가스만 구분하여 생산량을 보고하지 않고 있다. 하지만 이와 같은 특성 때 문에 Lewis 셰일 가스를 더욱 효율적으로 추출할 수 있다.
현재 Lewis 셰일 생산지는 탄층가스 경향을 보이는 북동부에서 남서부 사이 와 Mesa Verde지역의 생산 지역과 겹쳐져 있으며, 전체 부존면적은 1,100 평방 마일이다. 매장량은 100 mmcf 미만에서 1.0 bcf까지 가스정마다 다양하고, 일반 수직 가스정에서 초기에 생산할 수 있는 일일 가스 생산량은 100 mmcf ~ 130 mmcf 정도로 30년 기간 동안 300 mmcf ~ 500 mmcf 정도의 가스를 생산할 수 있는 것으로 평가되고 있다.57)
Lewis셰일은 투과성이 낮고 공극 내 압력이 낮아 각개의 가스정 생산량과 매장량은 자연 파쇄에 의존하게 된다.58) San Juan 분지의 Lewis 셰일은 가스정 운영업체에게는 매력적인 생산지이고, 주요 생산지의 가스정에 Lewis 셰일 생 산을 지속적으로 추가하고 있다.
5) Fort Worth 분지의 Barnett 셰일
Fort Worth 분지의 미시시피기 Barnett 셰일은 미국 내에 현존하는 최대 규 모의 생산지이자 2008년 총 텍사스 가스 생산의 23%를 차지하는 등 생산 활동 이 가장 활발한 곳이기도 하다. 연간 가스정 시추 허가 건수도 2004년 1,112개 에서 2008년에는 4,145개로 증가하였으며, 생산량은 2000년 80 bcf에서 2008년 1,563 bcf로 증가하였다.59)
이 기간 중 셰일가스 생산업체는 234곳으로 증가하였으며 2008년 말 기준 총 가스정 개수는 12,100개에 달하였다.60) 또한 수직 가스정 일일 초기 생산량은
57) ibid
58) Frantz and others,1999
59) Potential Supply of Natural Gas in the United States 2009
60) Powell Barnett Shale Newsletter, Summary of Barnett Shale producer research to January 1, 2009
0.5 mmcf ~ 2.0 mmcf이고, 매장량은 가스정 하나 당 0.5 bcf ~ 2.0 bcf이었다.
반면 수평 가스정의 일일 초기 생산량은 1.5 mmcf ~ 8.1 mmcf이었으며, 매장 량은 가스정 하나 당 1 bcf ~ 8 bcf 정도였다.61)
이러한 Barnett 셰일 지역의 생산 성과에 주된 영향을 미친 것은 수평 가스 정 생산방법을 적용한 것이었다. 수평 가스정의 가스 취득율은 수직 가스정과 비교하여 3.8배가 높은 것으로 나타나고 있다.62)
6) Arkoma 분지의 Fayetteville 셰일
Fayetteville 셰일 지역은 현재 미국 내에서 두 번째로 큰 셰일가스 생산지로
2000년대 초 Southwestern Energy의 주도 하에 개발이 시작되었다. 현재까지 9,000 평방마일 면적에 1200개 이상의 가스정이 개발 완료 되었다.63) 가스정의 상호 간격은 80 에이커~160 에이커이며, 연간 생산량은 벌써 400 bcf(1.1 bcf/d) 를 넘어섰다.64)
가스정의 개발 완료 시기에는 주로 수평시추정이 사용되는데, 2008년 자료 에 따르면 Southwestern Energy가 사용하는 횡관의 평균 길이를 2,000 ft에서 3,850 ft로 늘린 것으로 나타났다. Fayetteville 셰일 가스를 동부와 남부의 가스 시장으로 운송하기 위하여 네 개의 파이프라인 건설프로젝트가 현재 진행 중에 있다.
나. 캐나다의 셰일가스 생산지 현황
1) Horn River 분지
Horn River분지는 Fort Nelson과 Northern Plains지역의 약 1.2 백만 헥타 의 면적을 아우르고 있다. 최근 몇 년 동안 거대 업체들이 이 지역에 큰 관심을 보이고 있다. 다음의 [그림 3-3]은 이 지역의 셰일 시추 동향을, [그림 3-4]는
61) Montgomery and others, 2005; J. W. Frantz and others, 2005 62) Frantz and others, 2005
63) Modern Shale Gas Development in the United States: A Primer 2009 64) Oil & Gas Journal 2009
최근의 토지 매각 동향을, [그림 3-5]는 개발관련 활동이 이루어지는 위치를 보 여주고 있다. 현재까지 이 지역에서는 36 개의 유정이 시추되었으며 38 개의 유 정 시추가 추가로 허가되었다.65) 시추되지 않은 곳은 2008년 말 현재 시험단계 에 있던 지역이다.
[그림 3-4] Horn River 분지의 시추활동
자료: Ministry of Energy, Mines and Petroleum Reserves
[그림 3-5] Horn River 분지의 토지매각 요약
자료: Ministry of Energy, Mines and Petroleum Reserves 65) Shale Gas Activity in Northeast British Columbia 2008/09
[그림 3-6] Horn River 지역 개발 현황도
자료: Ministry of Energy, Mines and Petroleum Reserves
2) Montney Play Trend
Montney 셰일 생산지는 Fort St. John과 Dawson Creek 지역 약 2.5 백만 에이커의 면적을 아우르고 있다. Montney지역의 트라이아스기 상층부에서의 성장은 가히 괄목할 만하다. 이와 같은 성장은 생산기술의 진전과 새로운 수 평시추정 기법이 사용되었기 때문에 가능할 수 있었다. 다음의 [그림 3-5]와
[그림 3-6]은 이 지역의 셰일 가스 생산 동향과 개발권 판매를 요약하여 보여주
고 있다.
[그림 3-7] Montney 지역의 토지거래 현황
자료: Ministry of Energy, Mines and Petroleum Resources
[그림 3-8] Montney 지역 광구 보유 및 생산 위치도
자료: Ministry of Energy, Mines and Petroleum Resources
다. 셰일 가스 생산의 제약요인
1) 용수 관리
셰일가스 추출에 사용되는 주요 방법인 수압파쇄 기술은 다량의 용수를 필 요로 한다. 이것은 흡착되어 있는 천연가스를 방출시키기 위해 고압으로 물, 모래 및 화학물질을 셰일 층에 주입해야 하기 때문이다. 일반적으로 셰일가스 프로 젝트는 가스정 하나당 물 103 백만 갤런과 모래 0.5 백만 갤런을 필요로 한 다.66) 그러나 최근의 기술 발전과 천연가스 가격상승을 감안할 때 수자원 가용 성에 대한 환경적인 우려가 반복적으로 제기되고 있다.
파쇄공정과 관련한 여러 문제점들이 미국에서 제기되었는데 셰일의 파쇄처 리 후 지상으로 뿜어 올려지는 폐수처리가 가장 주요한 이슈가 되고 있다. 파쇄 처리를 위해 주입되었던 용수의 대부분은 모래, 잔여 화학물질, 소량의 방사성 물질과 함께 지상으로 다시 회수된다. USGS의 보고에 의하면 파쇄작업 300만 갤런 분량의 용수가 사용된 후 생성되는 폐수의 양이 15,000 갤런까지 된 적이 있다고 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 “식수안전법(Safe Drinking Water Act)”과 “청정수법(Clean Water Act)” 등의 법률을 통해 몇 가지 폐수처리 방 법이 제안되었다. 하지만 폐수 처리 기준이 아직까지도 정립되지 못하였고, 사 실상 현재의 폐수처리시설이 적정한 것인지도 아직 확인되지 않은 상태에 있다.
폐수처리 방법으로는 폐수를 재활용하거나 처리하기 전에 보호막을 댄 야외 폐수조에 임시저장 하는 것과, 또 다른 방법으로 폐수를 지하에 주입하는 방법 등이 있으며, 이러한 방법들은 현재 서부 지역과 Ohio주에서 사용되고 있다. 지 하주입이 불가능할 경우에는 회수되는 물을 지표수에 방출할 수 밖에 없는데 이렇게 하기 위해서는 수질 기준을 벗어나지 않는다는 전제하에서 이루어져야 한다. 만약 수질 기준에 미치지 못하는 경우에는 폐수처리 시설에서 적절한 처 리가 이루어져야만 한다.
파쇄공정과 관련하여 또 하나 지적되는 우려로는 대수층과 지하수의 오염
66) Unconventional Gas Shales: Development, Technology and Policy Issues, p. 33, 2009