산유국의 꿈을 담은 ‘대왕고래 프로젝트’가 일단 막을 내렸다. 한국석유공사는 지난달 20일 ‘대왕고래’로 알려진 유망구조에 대해 최종적으로 경제성이 없다고 확인했다(국제신문 지난달 21일 1면 보도). 7개 유망구조 중 하나인 대왕고래는 8광구와 6-1광구 북부에 걸쳐 동서 방향으로 길게 형성돼있다. 경북 포항에서 직선거리 기준으로 동쪽 50㎞ 이내에 펼쳐져 있다. 석유공사는 향후 대왕고래 구조에 대한 추가적인 탐사를 추진할 계획이 없다고 밝혔다. 다만 대왕고래를 제외한 나머지 6개 유망구조에 BP와 엑손모빌 등 글로벌 대형 석유·가스 기업이 참여할 경우 사업은 중단 위기를 벗어나 ‘기사회생’의 기회를 맞을 수 있다. 대왕고래 프로젝트는 윤석열 정부가 동해 심해 가스전에 관심을 가지며 시작된 사업이다. 정부는 미국 자문사 액트지오에 의뢰해 석유 환산 기준으로 대왕고래 일대 해저에 최소 35억 배럴, 최대 140억 배럴이 매장된 것으로 추정된다는 결과를 지난 2023년 말 통보 받았다. 이에 윤석열 전 대통령이 지난해 6월 서울 용산 대통령실 청사에서 국정브리핑을 통해 동해 심해 가스전 시추가 성공할 경우 2035년에는 석유와 가스를 생산해 상업적으로 개발할 수 있을 것이라는 전망을 공개했다. 대왕고래 프로젝트는 국정 브리핑 이후 채산성과 분석 업체 신뢰성 등 각종 논란에 휩싸였다. 하지만 산유국이라는 희망을 동력 삼아 시추 사업은 급물살을 탔다. 더불어민주당은 2025년도 예산안을 처리하면서 대왕고래 사업 관련 예산 505억 원 중 497억 원을 삭감했다. 이에 따라 석유공사는 시추에 필요한 자금을 조달하기 위해 회사채를 발행해 사업을 이어갔다.

첫 시추는 시추선 ‘웨스트 카펠라호’를 띄워 지난해 12월 20일부터 지난 2월 4일까지 진행됐다. 석유공사는 47일간 1차 시추를 진행했지만 경제성 있는 가스전을 개발할 정도로 유의미한 결과는 얻지 못했다. 공사는 대왕고래 구조 시추를 통해 취득한 시료에 대해 미국 지질구조분석업체 코어 래보라토리스를 통해 6개월(지난 2월∼8월)간 정밀 분석을 진행했다. 그 결과에 대해 지난달 20일 “사암층(약 70ｍ)과 덮개암(약 270ｍ) 및 공극률(약 31%) 등에 있어서는 대체적으로 양호한 지하구조 물성을 확인했으나 회수 가능한 가스를 발견하지 못해 대왕고래 구조는 경제성이 없는 것으로 최종 확인했다”고 밝혔다.

그럼 해양 에너지 시추를 위한 해양플랜트(Offshore Plant) 및 드릴십(Drill-Ship)은 어떻게 시추작업을 진행할까?

해양플랜트란 넓은 의미로 해양에너지 설비, 관측설비, 해양건물도 해양플랜트 범주에 분류하기도 하지만, 조선해양업계에서는 흔히 해양자원(석유 천연가스 등) 개발 관련 플랜트를 해양플랜트라고 한다. ‘Offshore’는 앞바다, 연안이라는 뜻으로 앞바다의 공장, 즉 쉽게 말해 바다에 떠있는 해양자원 공장이라고 할 수 있다.

산업의 발달에 따라 육지의 지하자원이 빠르게 고갈되면서 바다 속 자원에 관심이 커지고 있다, 그에 따라 보다 효율적으로 자원을 채취하는 해양설비가 중요하다.

해양플랜트는 바다의 깊이, 개발 지역의 특성 등 해당 장소에 따라 플랜트의 형태가 다르기 때문에 드릴십, 부유식 원유 생산·저장·하역 설비(FPSO), 인장각형(Tension Leg Platform, TLP) 등 다양한 종류의 플랜트가 발전했다.

해양플랜트의 구분.

시추 장비인 리그(Rig)는 용도에 따라 구분된다. 육상용으로는 지표면에 고정하는 리그(Conventional)와 이동이 가능한 리그(Mobile)로 나뉜다. 해양용으로는 해저면에 고정하는 플랫폼(Platform)과 수심 100m 미만의 얕은 해역에서 사용하는 잭업(Jack-Up), 더 깊은 수심에서 쓰이는 반잠수식(Semi-Submersible)과 자체 항해가 가능한 선박 형태의 드릴십으로 분류한다. 드릴십은 쉽게 말해서 바다에 구멍을 뚫어서 자원을 시추하는 선박이라고 하겠다. 보통 선체의 길이가 220 ~ 230m 정도이며, 폭 35m ~ 42m 정도다. 극심해에서 시추작업을 할 수 있는 첨단 드릴십은 한 척당 1조 원에 달할 정도로 고가의 장비라고 알려져 있다. 드릴십과 같은 설비에서 석유를 시추하기 위해 드릴링을 완료하면 FPSO와 같은 생산설비를 이용하여 석유를 생산, 저장, 운반하게 된다. 드릴십을 이용하여 바다 밑에 구멍을 뚫는 위해 선체에는 데릭(Derrick)이라고 하는 시추탑(드릴십 개념도 참고) 과 시추를 하기위한 Bop Trolley 등 각종 장비들이 있다. 이 중 시추탑을 이용하여 라이저 파이프(Riser Pipe)라 불리는 관을 여러개 조립하여 수천 미터 해저까지 연결한 후 드릴링 파이프를 그 속으로 내려 해저를 시추하게 된다.

시추를 위해서는 우선 해저에 얇은 구멍을 내서 시추기반을 만드는데, 드릴링이 진행되면 해저면 지층의 압력이 높아져 굴착된 구멍이 함몰 되게 되는데 이를 막기위해 일정 드릴링을 하면 구멍 지지용 파이프를 심는 ‘Casing 작업’을 한다. 그 다음 라이저 파이프에 유정 내부의 압력분출을 막아 시추작업시 폭발을 방지해주는 BOP (Blow Out Preventer)를 연결하여 바다 밑으로 보내어 BOP 장비를 연결한 후 드릴링 작업을 계속 진행한다.

드릴링 작업시 바람이나 파도에 의한 영향으로부터 선체의 위치를 안정적으로 유지하기 위해 위성 GPS를 통해 수신된 위치 데이타로 선체 하부 앞, 뒤로 각 3개씩 설치되어 있는 트러스트를 작동하여 일정한 선체위치를 유지한다.

드릴링 시스템의 작동 원리.

드릴링은 유정에 다다를 때까지 진행되는데, 라이저 파이프 내에 굴착시 발생한 암석이나 모래 가스 흙 등의 부산물로 막힘 및 드릴 끼임 현상을 방지하기 위해 미세한 머드를 활용하여 부산물을 밀어내어 선상의 탱크로 이송하여 배출하고, 걸러진 고운 머드는 드릴링 작업시 냉각 및 윤활효과를 위해 라이저 파이프를 통해 재투입된다. 유정에 다다르게 되면 오일 층이 맞는지를 확인한 경제성이 있다고 판단되면 오일과 가스의 흐름을 조절해 주는 밸브, 쵸크 등의 장비를 설치하게 되는데, 여기까지가 드릴십의 역할이다. 이후는 생산설비인 FPSO를 설치하여 기름을 퍼 올리게 된다. FPSO는 부유식 석유생산 시스템으로써 원유의 생산, 저장, 하역 등의 역할을 수행한다. 유조선을 통해 육지로 운반한다.