천연가스 과잉 시대, 석탄으로 만든 가스에도 미래가 있을까?

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천연가스 과잉 시대, 석탄으로 만든 가스에도 미래가 있을까?작성자/출처: 남방에너지관찰, 중해석유가스전력그룹유한책임회사 무역분사, 옌춘. 날짜: 2016-10-08. 클릭 수: 16,200. 2004년에 서기동수 1호선 프로젝트가 본격적으로 가동되면서, 우리나라에서 천연가스가 대규모로 사용되기 시작했습니다. 천연가스의 소비량은 매년 16% 이상씩 증가하고 있습니다.그러나 성장 속도의 변화기, 구조 조정에 따른 어려움, 이전의 자극 정책들의 효과가 사라지는 시기 등 여러 요인들이 겹치고, 경제가 침체된 상황에서, 또한 천연가스와 대체 에너지의 가격 관계가 명확하지 않은 점 등으로 인해, 2014년부터 중국에서는 천연가스 소비의 성장률이 둔화되고 공급 능력이 과잉되는 상황이 발생하기 시작했습니다；게다가 천연가스 가격도 국제 유가와 함께 급격히 상승했습니다. 2015년에 **발전개혁위원회는 두 차례에 걸쳐 지방별 공급소에서의 비주거용 천연가스 가격을 대폭 인하하는 조치를 내렸습니다. 이로 인해 2010년 이후 조금씩 오르던 가격 상승분이 모두 사라졌습니다. 현재 우리나라 동부 지역의 공급소에서의 천연가스 가격은 대체로 2위안/입방미터 수준입니다. 정말 ‘수년간 고생한 보람이 하룻밤 사이에 사라진 셈’입니다.그렇다면 또 다른 세 가지 요인이 겹쳐지게 됩니다. 바로 천연가스의 일시적인 과잉 공급, 낮은 가격, 그리고 기업들의 현금 흐름 문제입니다. 이러한 상황에서, 막대한 비용이 들고 논란이 많은 석탄을 이용한 천연가스 생산 산업은 앞으로 어떻게 될까요?석탄가스 ‘서비스’ 산업의 베테랑 초보자(석탄가스용 파이프라인 및 시장 개발)가 차근차근 설명해 드릴게요. 1. 석탄을 이용한 가스 생산에 관한 기본 상식
1) 석탄을 이용한 가스란 무엇인가요? 석탄을 이용한 가스 = 석탄층 가스인가요?답은: NO；석탄가스=인공가스?답은: NO. ①석탄층가스란 석탄층에 저장되어 있는, 메탄을 주성분으로 하며 석탄의 고체 입자 표면에 흡착된 형태로 존재하거나 석탄의 기공 속에 자유롭게 존재하거나 석탄층의 물에 용해된 형태의 탄화수소 가스를 말합니다. 이는 석탄과 함께 존재하는 광물자원으로, 흔히 “가스”라고 불립니다. ②가스란 석탄을 원료로 가공하여 얻어지는, 연소 가능한 성분을 포함한 기체를 말합니다. 메탄 함량은 낮으며(가스화 기술에 따라 수백 ppm에서 10%대까지 다양함), 그 외에도 다량의 CO와 H2가 포함되어 있어 안전성과 환경 친화성이 모두 떨어집니다. ③석탄가스화란 석탄을 가스화시켜 합성가스(석탄가스)를 만든 뒤, 메탄화 장치를 통해 석탄가스 내의 H2와 CO(CO2)가 반응하여 메탄 CH4를 생성함으로써 대체천연가스(SNG)를 생산하는 것을 말합니다.석탄으로 만든 가스의 메탄 함량은 상당히 높아, 95% 이상입니다.일반적으로, 가스화 기술과 가스화되는 석탄의 품질에 따라 1입방미터의 석탄가스를 생산하는 데 약 2.4~2.9킬로그램의 원료석탄이 필요합니다. 2. 석탄을 이용한 가스 생산 프로젝트의 경제적 평가에 대한 ‘빙산의 일각’을 밝히다. 현재 석탄을 이용한 가스 생산 산업의 발전 상황과 시장 수준, 그리고 선택된 기술에 따라, 40억 입방미터 규모의 석탄 가스 생산 프로젝트의 총 투자액은 보통 190240억 위안 정도입니다.경제성은 예비 산정 결과(3가지 가스 가격 및 석탄 가격 모두 세금 포함 가격)에 따르면 다음과 같습니다: ② 가스 가격이 1.6위안/입방미터이고 석탄 가격이 220위안/톤 이하일 때, 해당 프로젝트는 우수한 경제성을 가집니다. ②가스 가격이 1.8위안/입방미터이고, 석탄 가격이 300위안/톤 이하일 때, 이 프로젝트는 비교적 우수한 경제성을 가집니다. ③ 가스 가격이 2.0위안/입방미터이고, 석탄 가격이 400위안/톤 이하일 때도, 이 프로젝트는 비교적 우수한 경제성을 가집니다. 지적해야 할 점은, 현재 몽시 지역의 5000대칼로리급 동력석탄 가격이 톤당 약 220위안이라는 것입니다. 또한, **등급의 간선 파이프라인을 통한 운송 비용은 입방킬로미터당 약 0.2위안 정도입니다. 몽진 지역에서 생산된 석탄으로 만든 가스의 경우, 환보하이 지역에 도착할 때의 가격은 일반적으로 송수신소의 가격보다 낮습니다.또한 7월의 관세청 데이터를 바탕으로 2016년 상반기(1~6월)를 분석해보면, 수입되는 파이프라인 가스의 평균 도착 가격은 1.35위안/입방미터였습니다(세금을 제외한 가격입니다). 여기에 파이프라인 운송 비용인 0.8~1.0위안/입방미터가 더해지므로, 동부 지역의 주요 송수신소에서는 손실이 발생하며 경쟁력이 없는 상황입니다；수입 LNG의 도착 시 평균 가격은 1.67위안/세제곱미터입니다(세금 제외된 도착 가격). 만약 보관, 가스화, 파이프라인 운송 비용을 추가하면 약 0.3~0.5위안/세제곱미터가 더 들게 되며, 이 경우 수익과 비용이 비슷해져 경쟁력도 그다지 높지 않습니다. 이로 보아, 몽골과 산시 지역과 같이 천연가스 공급 시장이 가까운 지역에 석탄을 이용한 가스 생산 시설을 건설하는 것은 일정한 경제적 효과가 있으며, 수입 가스에 비해 경쟁력이 높다고 할 수 있다.즉, “수입 가스를 사올 때 손해가 날 경우, 석탄으로 만든 가스는 조금 적게 벌거나 손해가 나지 않으면 되는 것입니다.”；모두가 돈을 벌 때, 석탄으로 가스를 만들어서 조금 더 벌면 안 될까? 3. 석탄가스 산업의 강점 1) 석탄가스의 열량과 청정도는 인공가스나 석탄층가스보다 높으며, 중앙아시아 가스나 산시 가스보다도 우수합니다. 2) 석탄가스는 피크 조절의 장점이 있으며, 일반적인 전통적인 석유·가스전은 피크 조절 능력이 없어 최대 ±10%에 그치고, 피크-밸리 비율은 1.22이다；석탄을 이용한 가스 생산 설비는 비수기에는 75%의 부하로 가동하여 점검이나 다른 제품 생산을 할 수 있으며, 겨울철에는 110%의 부하로 가동되어 피크-밸리 비율은 1.46이다. 3) 석탄 가스화는 생산 주기가 긴 특징이 있다.석탄가스화 프로젝트에 필요한 석탄광의 생산 주기는 70년에 달합니다. 즉, 석탄가스화 프로젝트는 장비의 업그레이드와 유지보수를 통해 70년 동안 생산을 지속할 수 있으며, 이는 일반 가스전의 20~30년이라는 생산 주기보다 훨씬 긴 것입니다. 4) 석탄가스 공급의 안전성과 안정성은 수입가스보다 높다.잘 알려져 있듯이, 수입품은 국제관계, 지정학적 요인, 테러 활동, 해적 행위, 항구 통제, 기상 상황 및 해양 상태와 같은 다양한 요인의 영향을 받아 안전성과 안정성이 떨어집니다.러시아와 우크라이나의 ‘천연가스 전쟁’은 제쳐두고, 2015년부터 2016년까지의 난방 시즌 동안에는 해상 상황과 기상 조건의 영향으로 중국석유천연가스그룹의 탕산 차오페이디안 LNG 수용소에서도 이와 같은 사태가 발생했습니다. 많은 수용소에서도 비슷한 일이 있었죠. 한편으로는 극심한 추위로 인해 가스 사용이 제한되어 천연가스를 급히 공급해야 하는 상황이었습니다；다른 쪽의 복잡한 상황은 이렇습니다. “무이군”이 나타나면서 LNG 운반선들은 바다 위에서 멀리 떨어진 곳에서 도시의 ‘아련한 아름다움’을 감상할 수밖에 없었습니다. 겨우 큰 바람이 불어와 “무이군”을 쫓아냈지만, 그래도 바람이 너무 세서 LNG 운반선들은 여전히 바다 위를 맴돌 수밖에 없었습니다(육지에 접안할 수 없어 비싼 선박 임대료를 지불해야 했습니다). 5) 석탄가스화가 다른 석탄화학 분야에 비해 가지는 장점.현대 석탄화학공업에는 석탄에서 석유를 만드는 것, 석탄에서 천연가스를 만드는 것, 석탄에서 올레핀을 만드는 것, 석탄에서 에틸렌글리콜을 만드는 것, 석탄에서 합성암모니아를 만드는 것, 석탄에서 방향족화합물을 만드는 것, 석탄에서 디메틸에터를 만드는 것 등 다양한 방향이 있습니다. 다른 석탄화학 공정에 비해, 석탄을 가스로 전환하는 방식은 에너지 변환 효율이 가장 높으며, 약 56%~60%에 달합니다.기술이 그렇게 첨단적이어서가 아니라, 석탄을 가스로 전환하는 과정이 비교적 짧아 에너지와 물질의 손실이 적기 때문입니다. 단위당 물 사용량이 낮습니다.석탄 1톤으로 석유를 생산할 때는 약 10톤 이상의 물이 필요하지만, 석탄 1000입방미터로 가스를 생산할 때는 5톤 미만의 물만 필요합니다. 二、베테랑 초보자와 업계의 고수들이 석탄을 이용한 가스 생산 문제를 두고 ‘화산론검’을 펼친다. 현재 석탄을 이용한 가스 생산이 ‘위기’에 처해 있으며, 업계 종사자들은 스스로를 ‘의지가 없는 사람들’이라고 농담한다. 상황을 제대로 이해하지 못하는 사람들이 이를 비웃는 것을 보고, 이 베테랑 초보자는 나서서 온 힘을 다해 업계의 고수들과 대결을 벌이기로 결심했다. 1. 모 그룹의 석탄을 이용한 가스 생산 프로젝트는 실패했나요? 석탄을 이용한 가스 생산에 대해 말하자면, 많은 소위 ‘전문가들’은 특정 기업을 언급하며 그 기업의 성과가 ‘실패적’이라고 주장합니다. 그래서 석탄을 이용한 가스 생산에는 미래가 없다고 합니다. 이건 정말로 한쪽 면만 알고 다른 측면은 전혀 모르는 것입니다.어떤 그룹은 전체 석탄가스 산업을 대표할 수 없는 것이 아닌가요?적어도 신장의 칭화와 내몽골의 회넝 석탄가스화 프로젝트는 그보다 더 잘 하고 있지 않나요?모 그룹의 석탄을 이용한 가스 생산 프로젝트가 실패한 주된 이유는 세 가지입니다. (1) 해당 그룹이 석탄화학 사업에 뛰어든 것은 업종을 넘나드는 행위였으며, 필요한 인재와 전문적인 관리 능력이 부족했습니다. 그래서 “실수로 위험한 상황에 빠지게” 되었죠. 하지만 우리는 그들이 그 대가를 치르도록 해야 합니다； (2) 해당 프로젝트의 투자가 예산을 크게 초과한 상황이 매우 심각합니다； (3) 이 프로젝트는 200~300km 떨어진 곳에서 석탄을 운반해야 하며, 게다가 수분 함량이 20%~30%에 달하는 갈색석탄을 운반해야 하므로 그 비용이 얼마나 높을지 짐작할 수 있습니다. 현재 계획 중인 석탄가스화 프로젝트의 경우, 대부분의 공장이 석탄광에서 3~5km 떨어진 곳에 위치해 있으며, 컨베이어를 이용해 물자를 운반하기 때문에 매우 경제적이고 편리합니다.그러므로 특정 그룹이 낸 학비도 헛된 것이 아니었으며, 앞으로 새로 건설될 석탄가스화 프로젝트에서 경험을 참고하고 교훈을 얻는 데 활용될 수 있습니다. 2. 석탄 가스화 프로젝트는 투자 비용이 많이 들고 수익성이 낮은가? 이것은 분명히 문제이지만, 위의 분석을 통해 천연가스 가격이 낮은 시기라 할지라도 석탄으로 가스를 생산하는 사업에는 경제성이 있다.또한, 그렇게 많은 기업들이 석탄을 이용한 가스 생산 프로젝트에 참여하려는 것을 보면, 여전히 수익이 있거나 장기적으로 전망이 밝다는 뜻입니다.게다가 해결할 방법이 전혀 없는 것도 아닙니다. 예를 들어, 석탄광산과 석탄가스 생산 프로젝트를 연계시키고(주주들의 지분 비율을 동일하게 함), 장기적으로 저가에 석탄을 공급하여 석탄광산이 약간의 이익만을 얻도록 하면서, 그 이익은 석탄가스 판매를 통해 실현될 수 있습니다.투자 규모와 경제성에 관한 문제라면, 기업들은 이를 잘 계산하여 적절히 조율할 것이라고 믿습니다. 단, 무조건적인 정부의 요구가 아닌 이상 말입니다. 따라서 이것은 석탄을 이용한 가스 생산을 반대하는 근거가 되어서는 안 됩니다. 3. 석탄가스화 프로젝트의 환경 문제가 많나요? 대형 기업들이 제기하는 환경 문제는 고도의 오염, 많은 물 사용, 대량의 CO2 배출로 인한 감축 실패 등입니다.““해답”은 다음과 같습니다: (1) 고오염 문제는 사실이 아닙니다.올해 상반기에 중해유 대동, 북경통제 오르도스, 그리고 수신에너지 및 풍유한공사의 신장 지역에 위치한 3개의 석탄을 이용한 천연가스 생산 프로젝트들이 각각 연간 40억 표준세제곱미터 규모로, 환경보호부의 승인을 받았습니다.이는 석탄가스화 프로젝트의 환경 문제가 장비, 공정, 이론적 측면에서 모두 기준을 충족할 수 있으며, 문제가 없다는 것을 의미합니다；다음 단계의 중점은 이미 승인된 프로젝트의 환경보호 시설에 대한 ‘삼동시’ 감독을 철저히 하는 것입니다.여러분, 환경부의 많은 전문가들이 검토를 마쳤으니, 그렇게 심각한 오염 문제는 있을 수 없습니다. 우리나라는 이미 ‘환경보호 책임 종신제’를 시행하고 있으므로, 그들이 권력을 남용할 엄두는 내지 못할 것입니다.대새들아, 더 이상 배추 팔 돈으로 마약 팔 생각은 그만둬줄래? (2) 물 사용량이 많은 것은 사실입니다.수자원의 귀중함과 한계를 고려하여, 지역별 수자원 분포에 따라 석탄가스화 프로젝트의 배치를 종합적으로 고려해야 한다.각 지역의 물 사용량에는 한계가 있고, 산업 발전을 위해서도 물이 필수적입니다. **무분별하게 사용량을 할당하지 않는 게 좋지 않을까요? (3) CO2가 대량으로 배출된다는 것은 사실이지만, “감축이 이루어지지 않았다”는 것은 거짓 주장이다.석탄가스화 프로젝트는 CO2를 대량으로 배출하지만, 한편으로는 인구가 드문 서북부 지역에 배출된다；반면에 배출되는 CO2의 농도와 압력이 매우 높아, 유정에서의 오일 및 가스 추출, 소다 생산, 드라이아이스 제조 등과 같은 후속 연구에 유리한 조건을 제공합니다. 심지어 최근에는 독일의 코베스트로사가 CO2를 활용해 플라스틱을 산업적으로 생산하고 있다는 보도도 있으며, 국내에서도 CO2를 이용해 메탄올을 생산하는 방법이 연구되고 있습니다.배출 감소 문제와 관련해서는, CO2의 총 배출량은 사실 변하지 않았습니다. 하지만 석탄을 이용해 가스를 생산하는 방식을 통해 분명히 배출이 줄어들었다고 할 수 있습니다. 그 이유는, 한편으로는 석탄 연소 시 많은 양의 SOx가 발생하지만, 석탄을 이용해 가스를 생산하는 과정에서 이를 유용한 자원으로 전환시켜서, 황의 거의 전부가 회수되기 때문입니다；반면에, 석탄을 천연가스로 전환함으로써 석탄이 지하에서 꺼내올 필요가 없어져 운송 비용과 에너지 소비가 줄어듭니다. 무엇보다도, 가스 보일러는 96%의 연소 효율을 낼 수 있는 반면, 일반적인 석탄 보일러의 효율은 70%~80%에 불과합니다. 따라서 동일한 양의 열을 얻기 위해 천연가스를 사용할 경우 더 적은 양이 필요하므로, 이는 온실가스 배출 감소에도 기여합니다.소위 “모르는 자는 죄가 없다”는 말이 있죠. 앞으로는 그 생각을 바꿔주시겠어요? 4. 석탄가스를 발전에 사용하는 것보다는, 광산에서 직접 석탄을 태워 발전하는 게 더 낫지 않을까? 간단히 비교해보면, 석탄을 이용해 가스를 만들어 발전하는 것보다는 광산에서 직접 석탄발전소를 건설하는 것이 더 적합하다는 결론이 나옵니다.하지만 다음 내용을 읽고 나서도, 전문가들은 여전히 자신의 의견을 고수할까요? (1) 장거리 송전의 경우 일반적으로 10%의 손실이 있지만, 가스 송전에는 거의 손실이 없습니다. (2) 석탄을 이용한 가스 생산 시장의 정착과 프로젝트의 경제성 확보를 고려할 때, 석탄으로 만든 가스를 최종 사용처로 보내어 발전이나 열전력 복합발전에 사용하는 것은 필요하다. 하지만 대부분은 석탄 보일러나 산업용 석탄 연소를 대체하는 데 사용되며, 이는 인구가 집중된 지역의 환경 개선에 도움이 된다. (3) 석탄으로 만든 천연가스를 종단지까지 공급하면 열전병합발전이 가능하지만, 광산 현장에 발전소를 건설할 경우 잉여열이 낭비된다.대도시의 청정 난방이나 열전력 복합발전에는 천연가스(석탄으로 만든 가스 포함)를 우선적으로 사용해야 하며, 석탄을 이용한 열전력 복합발전의 경우 SOx와 NOx 배출은 천연가스 수준으로 줄일 수 있다고 해도, 먼지 문제는 어떻게 될까?석탄 운송과 저장 단계도 있나요?알아두어야 할 것은, 먼지가 바로 안개를 유발하는 ‘원흉’이라는 점입니다. 삼, 석탄을 이용한 가스 생산 방식은 어디에 있을까? 2015년 중국의 천연가스 소비량은 1932×10^8억 입방미터에 달했으며, 그 규모는 세계에서 세 번째로 큰 수준입니다. 따라서 앞으로의 발전 가능성도 여전히 매우 큽니다.업계에서는 2030년에 중국의 천연가스 소비량이 5000억 입방미터에 달할 것으로 예상됩니다. 하지만 국내에서 생산되는 일반적인 천연가스와 비전통적인 천연가스의 성장 가능성은 제한적입니다.우리나라의 석유 수입 의존도는 이미 60%에 가까워졌으며, 천연가스의 경우 현재 30%이지만 장기적으로는 50%에 이를 것으로 예상됩니다. 에너지 안보를 위해서라면, 석탄을 이용한 가스 생산 기술 및 관련 기술을 발전시키지 않고서는 안 될 것입니다 다음 사항을 고려할 때: (1) 우리나라의 자원 상황: 석탄은 풍부하지만 석유와 가스는 부족합니다. 따라서 석탄은 발전 외에도 석탄을 이용한 가스 생산을 발전시키는 것이 우선적인 방향입니다. 이는 우리나라의 에너지 안보를 보장하는 데 있어 중요한 기술적 준비가 됩니다； (2) 석탄을 이용한 가스 생산을 발전시키면, 우리나라의 수입 가스에 대한 협상력을 높이는 데 도움이 됩니다； (3) 노령층, 어린이, 변방 지역, 빈곤 지역(예: 산시, 내몽골, 신장)의 발전은 석탄에 크게 의존하고 있습니다. 단순히 원유를 수출하는 것만으로는 해당 지역의 경제 발전에 도움이 되지 않습니다. 따라서 석탄을 고도로 가공하는 방식을 취해야 하며, 석탄을 이용한 가스 생산이 우선적인 선택지가 됩니다； (4) 어떤 단일 가스 공급원의 공급 보장 및 피크 시간대 대응 능력도 매우 제한적이다. 공급 보장과 피크 시간대 문제를 해결하는 최선의 방법은 가스 공급원을 다양화하는 것이며, 기존의 천연가스와 수입가스 외에 새로운 가스 공급원을 확보해야 한다. 위의 요인들을 종합적으로 고려하고, 석탄을 이용한 가스 생산 산업의 “고도화 및 모범 사례 만들기”라는 방향성을 염두에 두어, 우리나라의 석탄을 이용한 가스 생산 산업 발전을 위한 제언을 드립니다. 반드시 추진해야 하지만, 과도하게 추진해서는 안 되며, 무분별하게 추진하는 것도 금지되어야 합니다.석탄을 이용한 가스 생산은 적절히 발전시킬 수 있으나, 해당 프로젝트가 기술 혁신을 통해 석탄 전환 효율을 높이거나 에너지 소비를 줄이거나 환경 보호 기술에 있어 혁신을 이룰 때에만 업그레이드된 시범 사업으로 승인됩니다；하지만 업그레이드 시범 프로젝트는 과도하게 확산되어서는 안 되며, 전국에 6~8개 정도만 배치하면 충분합니다.