수평시추 공법과 수압파쇄 기술
셰일가스는 일반 천연가스와 같이 지표면 가까이로 이동하지 못하고 가는 모래와 진흙이 퇴적된 바위, 즉 셰일층에 갇혀 있는 가스를 말한다. 셰일가스는 1800년대에 발견했지만 기술적 제약과 채굴 자체의 낮은 경제성 때문에 몇 년 전까지만 해도 거의 생산되지 않았다.
일반 천연가스는 지상에서 가까운 지하 500m 내외에 웅덩이처럼 고여 있어 지층에 파이프를 박아 뽑아내면 되지만 셰일가스는 이보다 더 깊은 지하 1,000m 이하에 수평으로 넓게 퍼져 있을 뿐 아니라 암석에 불규칙적으로 들러붙어 있어 추출하기가 쉽지 않다. 천연가스 시추와 달리 더 깊이 시추해야 하는 어려움이 있다.
하지만 2000년대 후반 들어 전통적인 수직시추 공법에 미국 벤처기업이 개발한 수평시추 공법과 수압파쇄 기술이 결합되면서 셰일가스를 본격적으로 생산할 수 있게 되었고 비로소 경제성도 갖추게 됐다.
수평시추는 시추관을 지하 3~4km까지 수직으로 내린 다음 수평으로 셰일층을 헤집고 다닐 수 있는 공법이다. 이 기술을 이용하면 도시 아래의 가스층, 즉 수직시추로는 닿을 수 없는 지역의 가스층까지 우회하여 도달할 수 있으며, 가스층과 접촉면을 넓혀 가스 채취 효율을 높일 수 있다.
시추관이 일단 셰일층에 도달하면 물과 모래, 화학약품 등이 섞인 액체 혼합물을 수백 대의 펌프트럭을 동원해 엄청난 압력으로 밀어 넣어 셰일층을 파괴하고 그 속에서 석유와 천연가스를 뽑아낸다. 이 수압파쇄 기술이 수평시추와 결합되면서 그동안 잠자고 있던 셰일층의 연료를 지상으로 끌어올릴 수 있게 됐다.
수압파쇄 과정을 모니터링하는 데는 마이크로 사이스믹(Seismic microzonation) 기술이 사용된다. 지진파를 측정하는 이 기술을 활용해 수압파쇄 전후의 P파(종파)와 S파(횡파)를 측정함으로써 암반의 균열 확대 상황을 분석하는 것이다.
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김명보 news@koreanewstoday.co.kr
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