석탄 가채매장량 150년…포스트 오일로 각광 2007-03-07

청정기술, 가스화·액화기술 개발로 ‘환경오염 원흉’오명 벗어

 

석유고갈과 온실가스 등 환경문제는 에너지 재활용 및 새로운 에너지 개발이라는 과제를 인류에 던졌다. 가채연수가 석유보다 높은 석탄은 화석연료임에도 불구하고 청정 및 액화기술 등으로 가장 현실적인 대안으로 각광받고 있다. 하지만 궁극적으로 온실가스가 발생하지 않는 친환경 에너지 개발이 향후 국가간 에너지 전쟁에서 생존할 수 있다는 평가를 받으면서 바이오, 수소, 태양에너지 등 대체에너지 개발에 불이 붙기 시작했다. 우리나라도 에너지 개발에 적극 나서고 있지만 아직까지는 걸음마 단계다. 본지에서는 원별 중장기 수급 및 가격전망과 에너지와 화학산업의 경쟁력 관계를 살펴봤다.

3. 기타에너지 및 대체에너지 개발 전망[석탄]

석탄은 가장 넓은 지역에 걸쳐 가장 풍부하게 분포돼 있는 화석 연료로, 오랜 기간 동안 세계 산업 발전의 원동력이 돼 왔으며, 앞으로도 150년 이상 안전하게 의존할 수 있는 에너지원이다. 석유의 등장 이후 석탄은 제한적 용도와 막대한 공해 배출로 한때 에너지 산업에서 ‘한물 간’분야로 취급되기도 했으나 전력 생산에서 나오는 배출물을 상당 부분 줄일 수 있는 청정 기술과 각종 가스화·액화 기술의 개발로 석탄은 환경적 핸디캡을 극복하고 용도를 다양화해 다시금 인류의 주력 에너지원으로 부상하고 있다. 그러나 석탄 이용률이 크게 증가할 것으로 예상되는 저개발 국가들로서는 청정기술 도입에 따르는 비용이 만만치 않아 저비용·고효율 기술 개발이 과제로 남아 있다.

세계 석탄 매장량 9천억t…가채년수 150년

한국 자원정보서비스가 세계에너지협의회(WEC) 자료를 인용, 집계한 바에 따르면, 채탄 가능한 석탄의 매장량은 2005년 말 기준 9천91억t으로 이 중 유연탄이 4천788억t(무연탄 포함), 아역청탄(갈탄 포함)이 4천303억t이다.
세계 최대 석탄 부존국은 미국으로, 총 매장량 2천466억t, 그중 유연탄 매장량이 1천113억t에 달한다. 다음으로 러시아 연방이 총 매장량 1천570억t, 유연탄 매장량이 491억t이다.
중국은 총 매장량 1천145억t, 유연탄 622억t으로 그 뒤를 이었고, 남아공도 총 매장량 488억t으로 주요 부존국 중 하나로 꼽힌다. 갈탄의 매장량까지 포함한다면 세계 가채 매장량 중 63% 이상이 이들 국가에 매장돼 있다.
유연탄(Bituminous Coal) 및 아역청탄(Sub-bituminous Coal)의 연간 생산량은 45억t이고 갈탄의 연간 생산량은 9억t으로, 생산량을 증가시킨다 해도 최소 150년 이상 사용하기에 충분한 양이 매장돼 있다. 이러한 풍부한 매장량 덕택에, 석탄은 세계 1차 에너지 수요 중 상당 부분을 충족시킬 수 있을 것으로 기대된다.

세계 석탄 생산량 중 중국이 37% 점유

세계 석탄 생산량은 2005년 기준 58억5천250만t으로, 이는2001년 대비 10억t 이상 증가한 규모다.
최대 생산국은 중국으로, 21억9천만t을 생산해 전체의 37% 이상을 점유했다. 미국은 10억2천810만t으로 그 뒤를 이었고, 그밖에 인도(4억2천620만t), 호주(3억6천930만t), 러시아연방(2억9천800만t), 남아프리카공화국(2억4천650만t) 등이 주요 석탄 생산국으로 꼽히고 있다.
세계 석탄 생산량 중 약 90%가 생산국 내에서 소비되며, 10%정도만이 수출입되고 있다. 석탄의 매장량, 개발 수익성, 탄질, 수출 능력 등으로 볼 때 호주, 미국, 캐나다, 구소련, 남아공, 인도네시아 등 몇몇 국가들만이 장차 총량 증가로 석탄 수출국으로서의 입지를 강화할 수 있을 것으로 전망된다.
아시아 태평양 지역은 석탄의 생산, 수출, 소비 면에서 가장 중요한 지역이다. 세계 석탄 생산의 45%가 이 지역에서 집중적으로 이루어지고 있으며, 세계 4대 석탄 생산국 중 3개국인 중국(1위), 인도(3위), 호주(4위)가 위치하고 있다. 이 중 호주와 중국은 석탄수출 면에서 세계 1, 2위를 기록한다. 가장 중요한 석탄 수입국인 일본, 한국, 대만 역시 이 지역에 위치해 있다.

세계 에너지 소비 24% 석탄에 의존

석탄은 발전(發電)용, 열 병합, 시멘트 제조 등 에너지 원료가 주 사용처이며, 석탄을 연료로 발생되는 전력량은 전세계 수요량 중 40%를 충족시키고 있다.
국제에너지기구(IEA)에 따르면, 현재 에너지 소비에서 석탄이 차지하는 비율은 약 24%로 집계되고 있으며, 2030년까지도 비슷한 수준이 유지될 것으로 예상된다. 석탄 소비량은 2030년까지 매년 1.4%씩 증가할 전망이다.
2003년 전세계 석탄생산량의 67%는 발전부문에 사용되고, 30%가 산업부문의 수요다. 2030년까지 에너지 수요 증가량의 90%는 발전 부문에 의해 이루어질 것으로 예상되며, 이에 따라 석탄 사용은 발전 부분에 더욱 집중될 전망이다. 특히 개발도상국에서 전기 수요가 급증해 매년 4%의 증가세를 보이고 있으며, 2030년까지 현재의 3배가 될 것으로 관측되고 있다. 석탄 발전의 비율은 2030년까지 3배 이상 증가하며 대부분이 인도와 중국에서 이루어질 전망이다.
석탄은 코크스, 석탄가스, 콜타르, 합성천연가스 등 석탄화학원료로도 사용된다. 코크스는 제철용, 주물용, 카바이드 연료 제조용 등에 사용되며, 특히 강점결탄 생산량의 70%가 철강 생산에 사용된다. 이에 따라 전세계 철강 산업의 70%가 석탄 생산의 영향을 받는다.
제철, 제강 산업에서의 석탄 소비는 미분탄 취입(Pulverized Coal Injection: PCI)과 같은 신기술의 도입뿐만 아니라, 고품질 코크스에 저품질 코크스(유연탄 및 반연성탄 (semi-soft coal))를 혼합해 사용하는 방향으로 진행될 전망이다.
코크스 제조시 부산물로 산출되는 석탄가스는 도시가스용으로 사용되며, 또 다른 부산물인 콜타르는 경유와 벤젠, 톨루엔, 나프탈렌 등 주요 화학제품 원료로 쓰인다.
그밖에 석탄의 탄소 원소를 원료로 합성천연가스(Syngas, SNG)를 만들어 도시가스용, 가솔린, 제트유, 방향족 화학원료 등으로 사용하기도 한다.

국내 석탄 수요 2009년 1억500만t

에너지경제연구원에 따르면, 세계 석탄수요는 2003년 54억4천만t에서 2015년까지 매년 평균 3%씩 증가, 77억9천200만t에 달할 전망이다. 그 이후로는 연평균 증가율이 2% 수준으로 둔화돼 2030년에는 105억6천100만t 수준의 수요를 기록할 것으로 예상된다.
우리나라의 경우 지난해 무연탄 822만6천t, 유연탄 7천969만8천t 등 총 8천792만4천t 가량을 소비한 것으로 추정되고 있다.
올해는 지난해보다 5.5% 증가한 9천277만6천t의 수요가 발생할 전망이며, 2008년 처음으로 1억t을 돌파한 이후 2009년에는 1억500만t을 기록할 것으로 예상된다.
2006년 대비 2009년 석탄 수요는 유연탄의 경우 7천969만8천t에서 9천632만8천t으로 20% 이상의 높은 증가율을 나타낼 것으로 예상되는 반면, 무연탄은 822만6천t에서 867만t으로 5% 내외의 성장에 그쳐 전체 수요에서 유연탄이 차지하는 비중도 그만큼 높아질 전망이다.
용도별로는 발전(發電)연료용 석탄수요가 2006년 5천319만8천t에서 2009년 6천866만8천t으로 29% 늘어나 수요 증가를 주도할 전망이며, 같은 기간 산업용은 3천347만7천t에서 3천502만3천t으로, 가정상업용은 124만9천t에서 130만8천t으로 각각 4.6∼4.7% 증가에 그칠 것으로 예상된다.

포스트오일로 각광…석탄 가스화·액화산업 재조명

석유 매장량 한계와 주요 산유국들의 석유 무기화 전략은 과거 석유의 등장과 함께 사양길에 접어들었던 석탄산업을 다시금 부각시켜주고 있다.
가채년수가 40년에 불과한 석유와 60여년에 불과한 천연가스에 비해 석탄은 아직도 150년 이상 충분히 채굴할 수 있는데다 전세계에 고루 분포하고 있어 특정 국가의 자원 독점 현상이 적다는 이점으로 인해 포스트 오일로 각광받고 있다.
각종 가스화·액화 기술은 석탄의 용도를 기존의 난방, 발전용 에너지원에서 수송용 연료, 석유화학 원료로까지 확대시키고 있다. 특히 유가의 고공행진은 석유에 대한 석탄의 상대가격을 하락시켜 석탄 가스화·액화산업은 경제성까지 확보할 수 있게 됐다.
석탄 액화·가스화 기술의 손익분기점은 원유가격이 배럴당 40달러 이상일 때로 알려져 있는데, 2003년 초 원유가격이 배럴당 40달러를 돌파한 이후 고공행진을 거듭해 최근에는 50∼60달러 수준을 유지하고 있다.
합성 가스를 통해 경제성 있는 전력, 석유제품, 석유화학 제품을 만들어내는 기술을 가지고 있는 기업은 아직 Shell, Conoco Phillips, GE, 그리고 남아공의 Sasol 정도에 불과하지만 미국, 중국, 일본, 독일을 중심으로 활발한 기술 개발 및 상용화 노력이 이뤄지고 있어, 2008∼2010년 이후에는 보다 가시적인 성과가 기대되고 있다.
미국의 경우 청정석탄발전 기술 개발을 가속하기 위해 올해 예산안에 28억 달러의 연구개발비를 책정, 현재 총 8개의 석탄액화 프로젝트가 진행 중이다. EIA에 따르면 2005년에는 전체 석탄소비 중 액체연료 사용비중이 제로였으나 2020년에는 1%, 2030년 에는 5%로 점차적으로 증가할 것으로 전망된다.
유가대비 경제성과 규모의 경제 확보, 적절한 입지(풍부한 석탄자원, 낮은 인건비, 시장 인접성) 등의 조건이 충족된다면 장기적으로 석탄 활용 수요는 지속적으로 확대될 것으로 보인다.
태양전지, 바이오에탄올 바이오매스, 연료전지 등 각종 신·재생에너지가 경제성이라는 문턱을 넘지 못하고 이론적인 구상에만 그치고 있는 반면, 가스화·액화를 통한 석탄의 활용은 에너지산업에서 보다 의미 있는 트렌드로 자리잡을 것으로 전망된다.
석탄은 다른 신·재생에너지와는 달리 기존 인프라를 그대로 사용할 수 있는데다 석탄 기술 발전을 주도하고 있는 미국, 중국 등이 무공해 전력 및 수송 연료의 최대 소비국인 동시에 최대 석탄 보유국으로서, OPEC에 대한 석유 의존도를 낮추고자 하는 강력한 의지를 갖고 있기 때문이다.