|
구 분 |
1999년 |
2000년 |
2005년 |
2010년 |
2015년 | |||||
원자력 |
1,372 |
29.20% |
1,372 |
27.97% |
1,772 |
28.76% |
2,253 |
30.20% |
2,605 |
32.70% |
석 탄 |
1,303 |
27.74% |
1,403 |
28.60% |
1,817 |
29.49% |
2,056 |
27.56% |
2,122 |
26.64% |
L N G |
1,237 |
26.33% |
1,329 |
27.09% |
1,646 |
26.72% |
1,839 |
24.65% |
1,885 |
23.66% |
석 유 |
471 |
10.03% |
486 |
9.91% |
486 |
7.89% |
681 |
9.13% |
660 |
8.29% |
수 력 |
315 |
6.70% |
315 |
6.42% |
440 |
7.14% |
632 |
8.47% |
694 |
8.71% |
합 계 |
4,698 |
100.00% |
4,905 |
100.00% |
6,161 |
100.00% |
7,461 |
100.00% |
7,966 |
100.00% |
에너지원별 발전량 전망 (GWh)
구 분 |
1997년 |
2000년 |
2005년 |
2010년 |
2015년 | |||||
원자력 |
77,086 |
34.35% |
100,315 |
40.62% |
123,091 |
37.39% |
159,983 |
41.29% |
199,041 |
46.30% |
석 탄 |
63,078 |
28.10% |
87,421 |
35.40% |
125,814 |
38.22% |
145,685 |
37.60% |
147,429 |
34.29% |
국내탄 |
4,112 |
1.83% |
6,043 |
2.45% |
6,594 |
2.00% |
5,252 |
1.36% |
4,357 |
1.01% |
L N G |
31,823 |
14.18% |
22,528 |
9.12% |
39,534 |
12.01% |
41,234 |
10.64% |
49,309 |
11.47% |
중 유 |
36,620 |
16.32% |
25,505 |
10.33% |
29,680 |
9.02% |
30,636 |
7.91% |
24,981 |
5.81% |
경 유 |
6,323 |
2.82% |
366 |
0.15% |
123 |
0.04% |
131 |
0.03% |
138 |
0.03% |
수 력 |
2,813 |
1.25% |
4,054 |
1.64% |
4,054 |
1.23% |
4,106 |
1.06% |
4,106 |
0.96% |
양 수 |
2,590 |
1.15% |
716 |
0.29% |
276 |
0.08% |
373 |
0.10% |
510 |
0.12% |
기 타 |
- |
0.00% |
- |
0.00% |
19 |
0.01% |
50 |
0.01% |
53 |
0.01% |
합 계 |
224,445 |
100.00% |
246,948 |
100.00% |
329,185 |
100.00% |
387,450 |
100.00% |
429,924 |
100.00% |
에너지 2
구술 면접 .................................................................................................. 엘리트 글쓰기 논술 교실 / 다음카페 eea
화석 연료 현황
세계인구의 증가와 경제규모의 확대에 따라 에너지 수요는 양적 및 질적으로 계속 증가하고있으나, 공급측면에서 주요 에너지 자원의 매장량이 양적으로 한정되어 있으며, 또한 지역적으로 편재되어 있는 구조적인 문제가 있다.세계의 화석연료 확인(가채)매장량을 보면 석탄 10300억톤(1998년)으로 가채년수는 약 330년, 석유 1373억 배럴(1996년)으로 가채년수는 약 45년, 천연가스 140조m3(1994년) 가채년수 65년이며, 연간 사용량은 석탄 36억톤, 석유 231억 배럴, 천연가스는 약 2.2조 m3으로 평가되고 있어 화석연료의 사용 가능연수가 얼마 되지 않는다.
세계 석탄 매장 현황
지역 구분 |
가채 매장량(백만톤) |
비율(%) |
| ||
역청탄·무연탄 |
아역청탄·갈탄 |
계 |
| ||
북 미 |
111,864 |
138,528 |
250,392 |
24.27% |
|
중 남 미 |
5,649 |
4,548 |
10,197 |
0.99% |
|
유 럽 |
59,061 |
97,606 |
156,667 |
15.19% |
|
러 시 아 |
104,000 |
137,000 |
241,000 |
23.36% |
|
아프리카·중동 |
60,598 |
1,267 |
61,865 |
6.00% |
|
아시아·호주 |
178,187 |
133,303 |
311,490 |
30.19% |
|
총 계 |
519,359 |
512,252 |
1,031,611 |
100.00% |
|
세계 석유 매장 및 소비현황 (2005년 기준)
지역구분 |
확인매장량(억bbl) |
생산량(만bbl/day) |
소비량(만bbl/day) | |||
북 미 |
120 |
8.74% |
1,118 |
17.74% |
2,074 |
29.82% |
남 미 |
112 |
8.16% |
548 |
8.69% |
434 |
6.24% |
유럽·러시아 |
103 |
7.50% |
1,348 |
21.39% |
1,951 |
28.05% |
중 동 |
894 |
65.11% |
1,909 |
30.29% |
396 |
5.69% |
아프리카 |
83 |
6.05% |
676 |
10.73% |
232 |
3.34% |
아시아·호주 |
61 |
4.44% |
704 |
11.17% |
1,868 |
26.86% |
총 계 |
1,373 |
100.00% |
6,303 |
100.00% |
6,955 |
100.00% |
화석 연료의 기원
석탄, 석유, 천연가스의 매장원천이나 원인 그리고 그 기원에 관하여 설명하고 있는 많은 이론이 있기는 하지만 그 기원의 정확한 설명이나 학설은 아직 모르고 있는 상태이다. 그 화석연료들이 원천적으로 어느곳에서 발생되었는가 하는 정확한 장소나 물질을 판별하는 것이 불가능하기 때문이다.그러나 일반적으로 원유의 기원을 설명하는 두가지 학설이 있는데 그 하나는 유기학설이고 또 하나는 무기학설이다. 무기학설은 수소와 탄소가 동시에 지하 깊숙한 곳에서 높은 온도와 압력을 받아 기름이나 가스를 형성하였다는 학설이다. 그런데 이 학설은 깊은 지하에서 다공암(porous rocks)을 통하여 자연적인 검은 화산암내에 모여지도록 되어 있다는 것을 전제로 한다.한편 유기학설은 석유(petroleum)를 형성하는 수소와 탄소 모두가 육지나 바다에서 살고 있던 식물이나 동물로부터 왔다는 것이다. 그리고 이 유기물질은 필경 바다였을 것이고 실제의 육지에서 생존보다 오래 침수되어 가라앉은 생물체였을 것이라는 생각이다. 역시, 이것은 다분히 생물체의 큰 형태가 아니고 대개가 대단히 작은 형태였을 것이라고 생각하였다.
유 기 학 설
유기론이 많은 과학들에 의해서 일반적으로 납득이 되는 설명이다. 유기학설의 논거는 고대 해안에 의해서 현재의 육지로 덮여져 오랬동안 지구 땅속의 바위에 남겨진 것으로 입증된다는 것이다. 실 예를 들면 미국의 멕시코만(Gulf of Mexico)이 이와 같이 오랜 바다의 한 부분인 것이 수백만이나 수억년을 통하여 강물이 이와 같이 바다로 흘러 내려오면서 진흙과 모래의 많은 양을 하류로 운반하였는데 이렇게 되면 조류와 해류에 의해서 이 많은 양의 진흙과 모래는 광범위하게 걸치게 된다. 점차적으로 변하는 해안선 부근의 해저상에 수 천년을 걸쳐서 매일 매일 새로운 침전물이 분포되어 바다 바닥위에 층과 층을 만들게 된다는 것이다.축적되어지는 침전물들의 새로운 층들이 증가하는 무게 때문에 해양바닥은 천천히 침전되었다. 그 결과로 진흙과 모래층들의 일련의 두꺼운 층이 형성되었다. 이와 같은 해저의 진흙과 모래들은 계속해서 위에서 덮여지는 진흙과 모래가 수 천 미터로 무거운 아바착작용을 받게 되었고, 결과적으로 소위 말하는 침강암(sedimentory rocks)이 되었다. 이 침강암에는 sandstones, shales, limestones 그리고 dolomites 등이 속하며 오늘날 이와 같은 침강암을 시추하여 원유가 발견되고 있다.
축적과 발견
강의 침작토(silts)와 진흙과 같이 바다로 내려온 작은 식물과 동물들은 그 양이 대단히 많다. 그리고 유기학설이 언급하는 바와 같이 작고 미세한 해양생물이 이미 바다 바닥에 남아 있으며 이것이 원유의 기본적인 기원이 되는 물질들이다. 이와같이 해저에서 죽어가며 자리를 잡아간 이 작은 유기물들은 나중에는 침적토로 매립되었고, 또 공기와 차단되어 궁극적으로 짠 해수에 의해 통상적인 부패로부터 보호되었다. 그 후 세월이 흘러감에 따라 압력, 온도, 세균 그리고 다른 자연적인 힘, 또한 화학적 반응들이 이들 잔존 유체(遺體)들을 기름과 가스가 되는 원인으로 작용했다는 것이다.만일 우리가 석유기원에 관한 이와 같은 유기학설을 받아들인다면, 우리들은 원유를 찾는 우리들의 노력을 필연적으로 침전암의 두꺼운 층 아래의 범위로 제안하여야 한다. 왜나하면 그 원천이 되는 동물, 식물 그리고 해양유체들이 그곳에 매장되어 있었기 때문이다. 일반적으로, 석유와 가스가 발견되는 바위의 한 형태는 sandstones인데, 이 sandstones은 보통 shale(頁岩)이나 clay(粘土)등의 입자들과 혼합된 모래입자로 구성되어 있다. 다공질 limestones과 dolomites들은 석유가 발견될 수 있는 또 다른 침전암이다. 침전암 내의 입자들 사이, 또는 limestones와 dolomites에서 발견된 다공이나 틈 사이에는 이주 미세한 공간이나 다공질로 되어 있다. 이 다공질의 미세공간들은 원유와 가스가 처음 형성된 장소에서 다른 곳으로 이동할 수 있도록 공간을 제공해 주었다. 그리고 역시 이와같은 공간이나 틈들은 원유의 저장소를 형성하였는데, 그 저장소 주변의 어떤 형태나 모양들의 지하 바위들이 원유의 이동을 멈추게 했고 석유가 그 속에 고이도록 하였으며 또한 많은 양의 석유가 모일 수 있게 하였던 것이다.원유가 그 기원장소로부터 축적이새로 발견되는 함정(traps)으로의 이동은 방향이 위 방향인 것으로 믿어지고 있다. 이와 같은 석유의 위방향으로의 이동은 원유와가스가 고대의 바닷물을 통하여 위로 상승하려는 결과로서 발생된 것이며, 그 자리에는 치전형성의 다공 공간이 보충되었다.원유나 가스가 고이는데는 아주 좋은 형태에서 나타나는 지하의 다공질 형성이나 일련의 바위들은 역시 바위층으로 덮여지거나 인접되어 있어야만 한다. 그렇게 됨으로서 기름이나 가스가 함정으로부터 세어나가는 것을 막아줄 수 있다. 이와 같은 밀봉을 "cap rock"이라고 부르며 이것으로 인하여 다공 공간을 통한 석유의 위 방향으로의 계속적인 이동을 정지시케게 한다.
기름과 가스의 분리
기름과 석유가 함정의 윗부분에서 모이게 되었을 때 가스, 원유 그리고 해수들의 중량차이로 이들 유체들은 역시 수직으로 분리된다. 이 현상은 마치 이 유체들이 병에 들어있는 것과 같은 모양이 된다. 그 결과로서, 가스(만일 섞여 있다면)는 함정의 제일 상부에서 발견되고 석유와 가스를 가진 원유는 가스의 하부에서 발견되며 소금물은 또 그 원유보다 아래층에서 발견된다.그러나, 그 해수(소금물)는 다공 공간이나 함정에서도 거의 완전하게 원유나 기스로 배제되어지지 않았다. 어떤 경우에는 원유와 가스가 중간 정도로 축적되어 이는 경우에도 해수는 10%에서 50%까지의 다공공간을 점유하고 있는 경우도 있다. 소위 합생수(connate water)라고 말하는 잔여의 물이 보다 작은 다공공간을 채우고 역시 피복수(被服水)로서 존재하거나 보다 큰 다공공간의 바위 표면을 덮는 막(film)으로 존재하게 된다. 따라서, 석유와 가스 또는 석유나 가스는 분명히 물 지켙화 된 다공공간 내에 남아있게 된다.석유가 이동해 와서 그 안에서 함정으로 변화되어 석유가 축적된 지질학적 구조를 "석유저장소(petrolium reservoirs)"라고 하며 그것이 바로 우리가 오늘날 개척 및 개발하여 생산하려고 하는 원유와 가스의 매장지대이다. 모든 원유의 매장지대는 약간의 가스를 포함하고 있으나 그 양은 광범위하게 변할 수 있다.따라서, 기름이나 가스의 매장지대가 되기 위해서는 다음과 같은 형성조건을 만족해야 한다.
• 원천적으로 탄소와 산소가 있어야 한다. 그리고 유기학설에서와 같이 이 탄소와 산소의 원천은 육지와 바다생물의 유체이며 이 유체는 진흙과 고대의 바다 침적토(silt)나 물덩이에 매립되어져 있어야 한다.
• 이와 같은 유체들을 부패시키고 분해시키는 원인이 되는 조간이 필요하며 탄소와 수소를 조합하여 석유를 만드는 탄화수소와 혼합물을 형성하여야 한다.
• 석유가 해수를 통하여 상부로 이동할 수 있었던 다공질 바위나 일련의 그와 같은 바위가 있어야 하며, 그 원천적인 물질과 바위들은 처음부터 침전되어 있어야 한다.
• Cap rock 밀봉을 가진 국소구조나 함정이 있어야 하는데 이것들은 석유가 모여져 저장 또는 매장장소를 형성했기 때문이다.
•
• 매장 장소의 지질학적 형태
• 석유가 발견되는 매장장소가 될 수 있는 지질학적 구조나 함정에는 여러 가지 형태, 규모, 형상등이 있다. 물론, 매장장소를 구별하는 가장 간단한 방법은 그들의 발견에 원인이 되는 조건에 따라서 분류하는 것인데 다음의 여섯가지 분류가 있다.
돔(dome)과 배사층(anticline)
바위층이나 지층의 습곡에 의해서 형성된 석유의 매장 또는 매장장소들은 보통 구조상으로 돔(dome)이나 배사층(anticline)의 형태를 가지고 있다. 이와 같은 함정들은 원유나 가스 또는 원유와 가스의 혼합물들이 다공지층이나 다공지대를 통하여 함정이 자리잡아 위방향으로 이동하거나 운동하여 충만되어 있다. 여기서 더 이상의 이동은 제한되어 있으며 그 제한은 그 구조상의 형태와 밀봉의 조합에 의하거나 또는 그 구조를 덮고 있는 형성에 의해서 대비된 cap rock에 의한 것들이다.외형적으로 원유나 가스를 가진 함정을 발견하는 것이 보통인데 이 함정은 축적된 원유나 가스의 대단히 많은 양을 충분히 가지고 있기 때문이다. 그리고 그 함정은 원유나 가스 아래쪽에 소금물로 부분적으로 충만되어 남아있다. 돔 구조형으로 형성된 매장장소의 예는 미국 Texas주 Montgomery Country에 있는 Conroe Oil 지대가 되고 또 Texas주의 Brazoria Country의 Old Ocean Gas 지대가 그 예이다. 그리고 배사층구조로 형성된 매장장소의 한 예는 미국 Calofornia주에 있는 Ventura Oil 지대이다.
doom 형상의 구조에 축적된 기름
지층의 습곡구조로 된 배사구조형(배사층은 좁고 긴 것으로 dome과는 다르다)
단층 함정(Fault Traps)
서로 갈라지거나 잘라냄으로서 형성된 매장장소나 지층이 맞비김됨으로서 형성된 매장장소를 말한다. 이렇게 된지층을 단층(fault)이라고 한다. 함정으로 새어나가는 원유는 비 다공바위에 의해서 방지되는데, 이 비 다공바위가 다공 공간내의 석유 형성대의 반대위치쪽으로 이미 이동되어 있기 때문에 기름이 새어나가는 것을 막을 수 있다. 이와 같은 형태의 함정내에 억제를 받게 되는 것이다. 이러한 형태의 원유지대의 예는 역시 미국의 Texas주의 동중부지역의 Mexia 단층지대를 따라서 존재한다.
단층의 결과로 형성된 함정(오른쪽이 왼쪽에 상대적으로 위로 이동)
부정합(不整合, Unconformities)
부정합의 결과로서 형성된 매장장소의 형태도 생각해 볼 수 있다. 여기서는 원유의 위방향으로의 이동은 불침투성의 cap rock에 의해서 저지되어 있으며 이 불침투성의 바위는 낮은 쪽에 있는 층의 중단된 표면을 황단하여 부설되어 있다. 이 중단된 표면은 아마도 물이나 바람의 부식에 의한 것이다. 이와 같은 형태의 매매장소는 미국 Texas주에 있는 거대한 East Texas 지대가 될 것이다.
부정합 매장장소
돔(dome)과 충전 함정(plug traps)
원유의 축적은 다공질 형성에서도 발견될 수 있으나 소금의 큰 충전이나 질량을 에워싸므로서 형성될 수 있다. 뿐만 아니라 원유의 축적은 위에 놓여 있는 바위 층들을 꿰뚫어서 변형되거나 또는 위로 올라오게 한 사문암석(serpentine rock)으로도 형성된다. 이와 같은 형태의 대표적인 축적이 다음 그림에서 볼 수 있다. 이 그림에서는 다공질 바위 위에 놓여있고 또 다공질 바위를 에웨싸므로서 돔형상의 함정을 형성한 비 다공소금질량을 설명하고 있다. 그리고 두 번째 그림은 사문석 충전을 설명하고 있는데, 이 사문석 충전은 그 자체를 비 다공주위(둘레) 형성쪽으로 밀어넣으므로서 매장장소를 형성하였다. 이와 같은 소금-돔 지대의 한 예는 미국 Texas주 Fort Bend Country에 있는 원유지대가 된다. 그리고 사문석 충전지대의한 예는 역시 미국의 Texas주, Bastrop Contry에 위치한 Hilbig 원유지대이다.
소금-돔 형상의 함정
사문석 충전으로 된 매장장소
렌즈형 함정(Lense-Type Traps)
매장장소이 또 다른 형태는 어떤 형태 내에서 연결된 다공 공간의 전부가 돌연한 단열에 의해서 위층에서 밀봉된 매장장소이다. 이와 같은 매장 현상은 그 형태가 부설된 그시간에 모래와 혈암의 불규칙적인 침전에 의해서 sandstone의 경우에서와 같은 원인이 될 것이다. 이 경우에 원유는 그것을 에워싸고 있는 비 다공바위에 의해서 다공질 바위내에기름이 제한받고 있는 현상이다. 이와 같은 모래 매장장소의 예가 아래 그림에 도시되어 있다. 그리고 미국의 Oklahoma주 Osage Country에 있는 Burland 기름지대가 그 좋은 예가 된다. 그 형태에 속하는 limestone 원유지대가 될 것이다.
모래함정 매장장소
Limestone 형상 매장장소
결합 함정(Combination Traps)
보통 있을 수 있는 또 다른 형태의 매장장소는 지층의 습곡과 지질의 단층의 발생 그리고 다공도의 변화나 다른 조건들의 결합에 의해서 형성되는 것이다. 이와 같은 특성의 매장장소의 예들은 미국 Texas주의 남서부에 있는 Seelingsen 원유지대에서 발견된 많은 매장장소가 그것이다.
매장 확인과 생산 공정
석유가 매장된 장소가 확인이 되었다 하여도 과연 생산에 착수할 것인가 하는 문제는 또 다른 접근이 필요하다. 즉, 매장량의 확인 절차가 생산공정의 접근 이전에 이루어져야 한다. 매장량의 확인을 위해서 현재 차원높은 물리적 절차나 방법이 수행되고 있으나 여기서는 이론적으로 방법만 알아보고자 한다. 즉, 지구내에 석탄, 석유, 가스등의 광물질이 매장되어 있으면 물리저 현상의 변화가 있을 수 있는 자연현상을 이용하는 것이다. 그 물리적 현상의 변화 요소로서, 광물질이 매장되어 있으면 중력의 변화, 자장의 변화 그리고 음속의 변화 등이 수반된다. 이와 같은 물리저 변화가 확인된 다음에 원유나 가스가 있다는 가능성이 더 깊어지면 그 다음에는 시추(drilling)를 확인한다.
시추를 수행하면서 매장장소에 어떤 종류의 광물질 즉, 기름, 가스의 종유인가를 확인하고 시추를 수행하면서 그 매장량도 확인하게 된다. 이와 같이 광물질의 종류와 질 그리고 매장량을 확인한 다음에 생산방법에 들어가게 된다.
생산공정도 석유와 가스의 종류, 질, 매장량 등에 따라서 달라지게 된다. 원유와 가스의 매장장소와 그 원유지대는 역시 자연에너지의 형태, 원유와 가스를 생산하는 가용한힘에 의해서 분류되어 왔다. 원유가 형성되어 매장장소에 축적되었을 때, 가스내의 압력과 에너지 그리고 원유와 연관이 있는 소금물도 같이 저장되어 있었는데 이것들은 나중에 지하의 매장장소에서 지표면으로 생산하는데 있어서 도움에 될 수 있다. 원유는 그 자체만으로는 매장장소에서 지구 표면으로 유정(well)을 통하여 움지일 수도 없고 올라오게 할 수도 없다.
실제로 아주 높은 압력하에서 발생하는 가스나 소금물에는 대단히 큰 에너지가 있는 셈이다. 이 때 그 압력은 원유를 매장장소의 다공 공간으로부터 유정쪽으로 몰아내고 옮기게 하는 힘을 공급하게 된다.
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