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국내외 오일 셰일 개발 및 이용 전망 및 대책

장자강 왕덕걸 (중국 지질조사국 개발연구센터, 베이징, 137)

1, 오일 셰일 특징 오일 셰일 (oil shale) 은 유기질이 풍부하고 미세한 층리이다. 오일 셰일 중 유기질의 대부분은 일반 유기용제에 용해되지 않는 성유물질로, 흔히' 유모' 라고 불린다. 따라서 오일 셰일은' 오일 셰일' 이라고도 불린다. 오일 셰일은 낮은 발열량 고체 화석 연료에 속하는 에너지 광산이다. 일반적으로 국제적으로 톤당 .25 배럴 (즉, .34 톤) 이상의 셰일유를 생산할 수 있는 오일 셰일을' 오일 셰일 광산' 이라고 부르거나 4% 이상의 오일 셰일을 광산이라고 부른다. 과거 우리나라는 오일 함유율이 5% 이상인 오일 셰일을 부광으로 정하고 매장량을 계산했다. 오일 함유율이 5% 이하인 오일 셰일은 빈광으로 정해져 매장량을 계산하지 않는다. 오일 셰일 생산률이 6% 미만인 사람도 빈광으로, 1% 이상인 사람도 부광으로 정해졌다. (1) 오일 셰일 지질 특징 오일 셰일의 외관은 연한 회색과 진한 갈색으로 대부분 갈색이다. 미세한 층리를 갖추다. 상대 밀도는 입방 미터당 1.4 ~ 2.7 톤입니다.

오일 셰일의 주성분은 유기물, 미네랄, 수분이다. 오일 셰일의 유모 함량은 약 1 ~ 5% 이다. 유모는 복잡한 고분자 유기화합물로 이루어져 있어 지방족 구조가 풍부하고 방향구조가 적다. 유기화합물은 주로 탄소, 수소, 소량의 산소, 질소, 황원소로 이루어져 있다. 수소 탄소 원자비 (H:C) 는 1.25 ~ 1.75 로 석탄의 유기물질인 H:C 보다 높다. 유모 함량이 높고 수소 탄소 원자가 크면 오일 셰일 생산률이 높다. 오일 셰일의 미네랄은 석영, 고령토, 점토, 운모, 탄산염암, 황철광 등이 있지만 주로 점토 광물이다. 오일 셰일의 미네랄은 종종 유기물과 골고루 섞여 있으며, 미네랄 함량은 보통 유기질보다 높다. 오일 셰일에 대량의 점토 광물이 함유되어 있을 때, 왕왕 뚜렷한 편리가 형성된다. 수분 함량은 미네랄 알갱이 사이의 마이크로공 구조와 관련이 있으며, 오일 셰일에는 4 ~ 25% 의 다양한 수분이 함유되어 있다. 상업채굴에 쓰이는 오일 셰일의 유기질: 미네랄의 비율은 약 .75: 5 ~ 1.5: 5 로 석탄의 유기질: 미네랄 비율보다 낮다. 석탄에서 이 비율은 종종 4.75:5 보다 크다. (2) 오일 셰일 원인 유형 퇴적 환경에 따라 오일 셰일은 육지, 호수상, 해상의 세 가지 기본 원인 유형으로 나눌 수 있다. 육상오일 셰일의 유기질은 지질이 풍부한 유기물로 이루어져 있는데, 주로 수지, 포자, 왁스 표피, 석탄습지나 늪에서 흔히 볼 수 있는 육원식물 뿌리의 소프트 조직이 있는데, 이들은 매장된 후 석탄화 작용을 거쳐 오일 셰일의 유기질을 형성하기 때문에, 이 오일 셰일은 높은 미네랄을 함유한 부식토탄이기도 하다. 호수상 오일 셰일의 유기질 모질은 주로 담수, 짠물, 솔트레이크에 사는 하등 플랑크톤 조류를 가리키며, 조류는 매장된 후 부패와 석탄화 작용을 거쳐 오일 셰일의 유기질을 형성한다. 해양 오일 셰일의 유기질 모질은 주로 해조류, 알 수 없는 단세포 미생물, 해생 편모충이다. 오일 셰일의 퇴적 환경 범위는 매우 넓기 때문에 오일 셰일은 다양한 유기질과 미네랄을 가지고 있다. 2, 오일 셰일 용도 오일 셰일은 각종 연료 유류뿐만 아니라 각종 합성연료 가스 및 화공 원료를 정제할 수 있으며 부산물은 벽돌 시멘트 등 건축 자재에도 사용할 수 있다. 요약하면 오일 셰일에는 세 가지 주요 용도가 있습니다.

1. 건류제 셰일유 및 관련 제품 이 오일 셰일을 깨뜨리고 5 C 정도로 가열하면 셰일유를 얻을 수 있다. 우리나라는 종종 셰일 오일을 인공 석유라고 부른다. 일반적으로 1 톤의 오일 셰일은 38 ~ 378 리터 (.3 ~ 3.2 배럴) 의 셰일오일을 추출할 수 있다. 셰일오일은 수소분열로 정제된 후 휘발유, 등유, 디젤, 파라핀, 석타르 등 다양한 화학제품을 얻을 수 있다.

2. 연료로 발전, 난방, 운송 는 먼저 발전에 쓰인다. 오일 셰일 발전을 이용하는 두 가지 형태가 있습니다. 하나는 오일 셰일을 보일러 연료로 직접 사용하여 증기 발전을 생성하는 것입니다. 다른 하나는 오일 셰일 저온 건류로 가스 연료를 만들어 내연기관으로 보내 전기를 연소시키는 것이다. 현재 이전 형식이 보편적으로 채택되고 있다. 둘째, 오일 셰일 연소로 난방을 할 수 있다. 21 ~ 22 년 에스토니아는 오일 셰일 발전과 주민, 공업난방을 통해 창출된 이익이 각각 국세의 76% 와 14% 를 차지하며 국민경제에 큰 의미를 부여했다. 다시 한 번 오일 셰일 연소로 엔진을 이끌고 장거리 운송에 사용할 수 있다.

3. 건축재료, 시멘트, 화학비료 를 부산물로 생산하며, 오일 셰일 건류와 연소 후의 셰일재는 주로 시멘트 벽돌 등 건축재료 생산에 쓰인다. 독일에서는 매년 3 만 톤의 오일 셰일이 시멘트 생산에 쓰인다. 우리나라에서는 오일 셰일 건류와 연소 후의 반초재 찌꺼기가 블록, 벽돌, 시멘트, 세라믹과 같은 건축 자재 제품을 만드는 데 쓰인다. 또한 오일 셰일은 유기비료 생산에 직접 사용할 수 있다. 우리나라 산시 () 통천시 () 환원 () 실업개발공사 () 가 1 만원을 투자하여 인대 () 지역의 기존 오일 셰일 () 자원을 이용하여 원래 5 만톤 인비 생산 라인을 기초로 기술 개조를 진행하여 연간 5 만톤의 오일 셰일 유기복합비료 생산 라인을 건설할 계획이다.

오일 셰일에 대한 사용은 국가마다 다릅니다. 에스토니아에서는 오일 셰일이 주로 셰일 오일을 생산하고 정제하는 데 사용됩니다. 브라질에서는 오일 셰일이 주로 수송 연료로 사용됩니다. 독일에서는 오일 셰일이 주로 시멘트와 건축 자재를 만드는 데 사용된다. 중국과 오스트레일리아에서 오일 셰일은 주로 셰일유를 정제하고 연료로 사용한다. 러시아와 이스라엘에서는 오일 셰일이 주로 발전에 사용된다. 3, 글로벌 오일 셰일 분포 및 개발 이용 현황 (1) 글로벌 오일 셰일 분포 불완전한 통계에 따르면 전 세계 오일 셰일 매장자원량이 어마해 1 조 톤으로 추산되며 석탄 자원량 7 조 톤보다 4% 더 많은 것으로 나타났다. 표 1 은 세계 각국의 주요 오일 셰일 광상에 매장된 셰일유 자원의 양을 집계했다. 세계 오일 셰일은 한무계에서 제 3 계까지 주로 미국, 자이레, 브라질, 이탈리아, 모로코, 요르단, 호주, 중국, 캐나다 등 9 개국에 분포하고 있음을 알 수 있다. 현재 미국, 호주, 스웨덴, 에스토니아, 요르단, 프랑스, 독일, 브라질, 러시아 등의 일부 오일 셰일 광상만이 상세한 탐사와 평가를 하고 있다. 다른 많은 광상의 자원 잠재력은 더 규명되어야 한다. 일부 국가의 데이터가 완전히 수집되지 않았고 일부 광상의 자원량이 충분한 조사와 평가를 하지 않았다는 점을 감안하면, 전 세계 오일 셰일 전 세계에 매장된 셰일유 자원의 총량은 대략 2 조 6 천억 배럴 또는 3662 억 톤이다. 411 억 톤 또는 4225 억 톤으로 추산됩니다. 어쨌든, 전 세계 오일 셰일의 유량은 전통 석유 자원량 271 억 톤 (IEA, 22 년' 세계 에너지 전망') 보다 약 5% 이상 많다. 표 1 세계 오일 셰일의 셰일오일 자원 (Matthews 1983)

속표 참고: 표의 중국 데이터는 탐사 매장량으로 258 만 배럴의 매장량을 탐사하고 예측했다. 글로벌 오일 셰일 채취 자원 중 셰일유 총량이 예상보다 훨씬 작을 수 있다는 점을 지적해야 한다. 어떤 사람들은 단지 282 억 톤에 불과하다고 추정한다. 실제로 얻을 수 있는 자원의 양은 몇 가지 요인에 의해 영향을 받기 때문이다. 예를 들어, 일부 광상은 너무 깊이 묻혀서 경제 채굴을 할 수 없다. 지상의 토지 이용도 일부 오일 셰일 광상 개발, 특히 산업화 수준이 높은 도시들을 크게 제한하고 있다. (2) 글로벌 오일 셰일 개발 이용 현황 오일 셰일의 개발 활용은 17 세기로 거슬러 올라간다. 19 세기까지 오일 셰일의 연간 생산량 규모는 백만 톤에 달했으며, 이미 오일 셰일에서 등유, 등유, 파라핀, 연료 유, 윤활유, 기름, 석뇌유, 조명기, 화학비료, 황산암모니아 등의 제품을 생산할 수 있었다. 2 세기 초에는 자동차와 트럭의 출현으로 오일 셰일이 수송 연료로 대량으로 채굴되었다. 1966 년까지 원유의 대량 채굴로 인해 오일 셰일이 주요 광물 에너지로 역사 무대에서 물러났다. 하지만 현재 오일 셰일의 이용이 더욱 광범위하다. 에스토니아, 브라질, 중국, 이스라엘, 호주, 독일 등의 국가에서 오일 셰일의 이용은 발전, 난방, 제련셰일유, 시멘트 제조, 화학약품 생산, 합성건축재료, 토양증산제 개발 등 모든 방면으로 확대되었다. 오일 셰일 생산량이 높은 국가는 주로 에스토니아, 러시아, 브라질, 중국, 독일이다. 세계 오일 셰일의 생산량이 두 개의 러시아워를 겪었다는 자료가 있다 (그림 1 참조). 두 번째 성수기는 198 년에 생산량이 454 만 톤에 달하는 역사의 최고봉이다. 이후 생산량은 기본적으로 하락했고, 2 년까지 생산량은 16 만 톤에 불과했다. 현재 전 세계 오일 셰일은 주로 발전과 난방에 사용되고 있다. 2 년 전 세계적으로 채굴된 오일 셰일의 69% 는 발전과 난방에, 25% 는 고수익의 셰일유 및 관련 제품을 정제하는 데, 6% 는 시멘트 및 기타 용도를 생산하는 데 쓰이는 것으로 집계됐다. 에스토니아는 세계 오일 셰일 개발 이용도가 가장 높은 나라다. 22 년에 에스토니아 오일 셰일의 생산량은 123 만 톤으로 세계 생산량의 약 75% 를 차지했다. 2 년에 전 세계 셰일오일의 연간 생산량은 약 5 만 톤이었고, 에스토니아는 세계 생산량의 약 47% 를 차지하는 23 만 8 천 톤을 생산했다. 에스토니아에는 설치 용량이 2967MW 인 오일 셰일 발전소 4 개가 있으며, 세계에서 설치 용량이 가장 큰 오일 셰일 발전소이기도 하다. 그림 1 1888 ~ 2 에스토니아, 러시아, 브라질, 중국, 독일의 오일 셰일 생산량 (백만 톤) 오일 셰일을 이용하여 셰일오일을 생산하는 나라는 브라질, 중국, 호주가 있다. 브라질은 1999 년에 19 만 5 천 톤의 셰일유를 생산했습니다. 중국은 21 년에 8 만 톤의 셰일유를 생산했다. 호주는 21 년에 2 만 8 천 톤의 셰일유를 생산했고, 22 년에는 6 만 톤으로 상승했다. 오일 셰일을 이용해 전기를 생산하는 국가는 중국, 이스라엘, 독일도 있다. 중국의 오일 셰일 발전소의 총 설치 용량은 24 백만 와트이다. 이스라엘의 오일 셰일 발전소 규모는 12.5MW； 이다. 독일의 오일 셰일 발전소 규모는 9.9MW 이다. 기술 개발과 활용의 발전과 환경 의식이 강화됨에 따라 전 세계는 오일 셰일 자원을 최대한 활용하는 경향이 있다. 현재, 오일 셰일의 이용은 이미 더욱 복합화되고 다양화되었다. 예를 들어, 독일의 DRZ 라는 공장에서 오일 셰일은 발전을 공장의 동력과 찌꺼기 벽돌의 연료와 원자재로 사용하여 시멘트, 토양 또는 암석의 안정제, 충전제 및 밀봉 재료를 생산한다. 여분의 전기는 공공 전력망에도 팔 수 있다. 4, 우리나라 오일 셰일 분포 및 개발 이용 현황 (1) 우리나라 오일 셰일 분포 우리나라 오일 셰일 자원이 풍부하고 석탄계-3 계가 모두 생산되지만 주로 3 계에서 생산된다. 우리나라 오일 셰일 자원은 전면적인 조사를 실시하지 않았고, 아직 자원의 전모를 반영할 수 있는 비교적 정확한 수치가 없어 각종 데이터의 차이가 현격하다. 표 2 의 자료에 따르면 지질부가 198 년 발표한 1979 년 말 현재 5% 이상 유분이 함유된 표내 오일 셰일 매장량 311 억 7 만 톤은 믿을 만하다. 푸순 석유연구소의 예측 오일 셰일 매장량 452 억 톤의 근거가 충분하다. 두 가지 합계는 4831 억 7 천만 톤으로 세계 4 위에 올랐다. 표 2 중국 오일 셰일 자원 예측 총표 우리나라 오일 셰일 광산의 유분 비율은 일반적으로 5% 보다 크고 6% 정도다. 유분 6% 로 환산하면 우리나라 셰일유의 원경 지질 매장량은 289 억 9 천만 톤에 이른다. 확인된 매장량은 적어도 18 억 7 천만 톤의 셰일오일로 환산된다. 푸순 석유 1 공장, 2 공장의 경험에 따르면, 33 ~ 35 톤 오일 셰일마다 1 톤의 셰일유를 생산하고, 밝혀진 오일 셰일 매장량은 311 억 7 천만 톤으로 9 억 17 만 톤의 기름을 생산할 수 있다. 예상 매장량은 452 억 톤으로 132 억 9 천만 톤의 기름을 생산할 수 있으며, 두 가지 합계는 142 억 톤이다. 우리나라 오일 셰일의 분포는 비교적 광범위하지만 분포가 고르지 않아 주로 내몽골, 산둥, 산시, 길림, 흑룡강, 산시, 랴오닝, 광동, 신장 등 9 성에 분포한다. 탐사 수준이 낮기 때문에 현재 14 개 성 () 에서만 탐사 매장량을 계산하고 있는데, 그중 길림, 랴오닝, 광동의 매장량이 많아 전국 탐사 매장량의 약 9% 이상을 차지한다. 21 개 성 () 이 매장량 예측을 했고, 내몽골, 산둥, 산시, 길림, 헤이룽장 등의 예상 매장량이 크다 (표 3 참조). 표 3 우리나라 일부 성 오일 셰일자원량 단위: 억 톤

1. 길림성 길림성 오일 셰일자원량이 풍부해 1 억 톤의 석유에 해당하며 이층계-제 3 계에 분포한다. 그중 3 계, 백악계 오일 셰일 원경 자원량은 29 억 5 천만 톤에 이른다. 길림성 오일 셰일의 총 지질 매장량은 499 억 톤이다. 매장량표에 등재된 7 곳의 광상은 총 보유 매장량이 174 억 5 천만 톤으로 전국 오일 셰일 매장량의 55% 를 차지하며 1 위를 차지했다. 오일 셰일 산지는 비교적 집중되어 있어 주로 농안, 자작나무, 나자구 3 개 지역에 분포한다.

농안 오일 셰일 자원은 매우 풍부합니다. 농안부터 등루쿠까지 7 여 제곱킬로미터 범위까지 조사한 결과, 5 개 광상의 보유 매장량은 168 억 9 천만 톤으로 전 성 매장량의 97% 를 차지하며 전국 검증 매장량의 절반 이상을 차지하며 큰 자원 우세를 가지고 있다. Huadian 시 오일 셰일 보유 매장량 3 억 6 천만 톤. 왕청현 나자구 오일 셰일 매장량 범위는 6 제곱킬로미터로, 원경 매장량은 4 억 5 천만 톤이다. 매장량 면적이 19 제곱킬로미터이고, 매장량이 1 억 5 천만 톤이며, 평균 유성 품위가 8% 이상이거나 같다는 것이 밝혀졌다.

2. 광둥성 광동성의 오일 셰일 자원도 상당히 풍부해 총 지질매장량이 약 132 억 톤에 달한다. 매장량이 75 억 7 만 톤으로 전국 2 위를 차지했다. 오일 셰일은 주로 무명에 집중되어 매장량 51 억 톤을 탐사한다.

3. 랴오닝 랴오닝 () 성 랴오닝 () 성 오일 셰일 분포가 비교적 넓어 주로 푸순 금주 푸신 후루도 진황도 등 시에 분포하며 총 지질매장량은 19 억 톤이다. 매장량은 37 억 톤이다. 금주 링원시 오자광구는 유분 4% 이상 또는 4 ~ 25% 로 계산하며 오일 셰일 매장량은 198 만 톤이다.

4. 산서성 산서성의 산업가치가 있는 오일 셰일은 주로 석탄기와 페름기에 형성되어 민들현 동강에서 홍동 삼교강, 보덕현 허리장 일대의 고생대 석탄계 지층에 분포한다. 산서성의 오일 셰일은 매장량이 43 억 톤으로 추정되며, 매장량이 1 억 47 만 톤이라는 것을 밝혀냈다. 민들현 동하광구 D 급 오일 셰일 매장량은 27 만 톤, 유류율은 6 ~ 8% 입니다. 바닥에는 .4 ~ .6 미터 고체 석유가 수반되는 썩은 토탄으로, 유분이 18% ~ 24% 입니다. 홍동현 삼교하 광구 오일 셰일과 유분 석탄의 매장량 * * * 은 8462 만 톤이며 유분 비율은 6% 정도다. 또한 대동, 훈원 등지에서도 썩은 슬라임이 있는 저장이 밝혀졌다.

5. 산시 () 성 산시 () 성 () 성 오일 셰일 분포가 비교적 넓어, 통천시 이군현, 함양시 영수현, 연하유역이 분포되어 있다. 그중 통천이 많아 전성 1 위를 차지했다. (2) 우리나라 오일 셰일 개발 이용 현황 우리나라 오일 셰일 종합 개발 이용 시간이 비교적 이르며 주로 길림성 랴오닝 광둥성이 있다. 일찍이 195 년대 초, 우리나라는 광둥 () 무명 () 에 오일 셰일 () 제유공장을 지었는데, 우리나라 석유는 주로 인공 셰일유 () 를 위주로 한다. 석유 부족으로 당시' 인조유 발전이냐, 석유 발전이냐' 라는 논쟁이 벌어졌고, 나중에는' 석유 발전' 을 하다가 대경 유전이 발견되자' 인조유' 가 점차 주로부터 물러났다.

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