2020년 3월 8일 일요일

석유, petroleum, 石油, 4

석유, petroleum石油, 4

현대 물질 문명,
지하에서 천연적으로 생산되는 액체 탄화수소 또는 이를 정제한 것이다. 19세기 후반부터 인류 문명사에서 중요성을 갖게 되었는데, 제1차 세계대전을 계기로 그 경제적·군사적인 중요성이 높아지고 국제정세를 좌우하는 요인이 되었다.
정제하지 않은 자연상태의 것을 원유(原油)라고 한다. 석유는 메소포타미아· 터키 등에서 기원전부터 사용되었다는 기록이 남아 있고, 구약성서에도 석유에 대한 기록이 있다.
석유가 인류 문명사에서 중요성을 갖게 된 것은 19세기 후반의 일이다. 석유 수요는 처음에는 주로 등화용이었으나, 경제발전과 기술이 진보됨에 따라 용도가 다양해지고 중요성도 커져 갔다. 1879년 미국의 발명가 T. 에디슨이 발명한 백열전등의 출현은 등화용으로서의 석유를 밀어냈다. 그 무렵부터 각종 내연기관, 특히 석유를 연료로 하는 내연기관이 잇달아 발명되어 석유소비의 증가를 가져왔다.
 1885년 독일의 기술자 G.다임러와 C.F.벤츠가 발명한 자동차 내연기관은 19세기 말 이후 자동차공업 발전의 기초가 되었으며, 도로교통에 소비되는 석유량도 많아지게 되었다. 석유가 선박용 연료로 사용된 것은 제1차 세계대전 때였는데, 특히 1893년 독일인 R.디젤이 발명한 디젤기관은 해상교통에 혁명적인 변화를 가져왔다. 그리고 제1·2차 세계대전 사이에 소형·고속 디젤기관이 두드러지게 진보되어 자동차·기관차·트랙터 등 육상기관의 디젤화가 진행되었다.
항공기에 석유가 사용된 것은 1903년 미국 라이트 형제가 시험비행에 성공하면서 비롯되었으며, 제1·2차 세계대전은 항공기나 옥테인값 높은 휘발유 제조기술이 획기적으로 진보하는 원인이 되었다. 한편, 석유가 보일러용 연료로서 석탄보다 여러 면에서 우수하다는 것이 1904년 미국에 의해 보고되어 석탄에서 중유로의 전환이 활발히 진행되었다.
 특히, 제2차 세계대전 후에는 에너지의 수요증대, 석탄이나 수력전기의 공급한계 등으로 석탄에 의존하던 서양의 나라도 석유를 공업용 연료로 대량 사용하게 되었다. 그리고 가정 난방용·취사용으로서도 제2차 세계대전 전부터 일부에서 사용되었으나 대전 후부터는 세계적으로 널리 사용되었다. 이리하여 에너지원으로서 석유수요는 석유에 천연가스를 포함시키면 주요 에너지 수요구성 중에서 차지하는 비중은 50% 이상이다. 또 윤활유는 기계가 고속도화·정밀복잡화됨에 따라 점점 고급 윤활유가 필요하게 되었다.
우리는 석유 자동차를 타고 석유로 난방을 하며 석유로 만든 전기를 이용한다. 또 석유로 만든 옷을 입고 석유로 만든 그릇을 사용한다. 흔히 연료로만 쓰인다고 생각하는 석유는 버리는 것 없이 찌꺼기까지 다 쓸 수 있는 아주 귀한 자원이다. 그래서 석유는 미국과 이라크의 전쟁뿐만 아니라 세계 곳곳에서 일어나는 온갖 갈등과 분쟁의 원인이 되기도 한다.
우리말 석유(石油)는 '돌(石)이나 바위(岩) 사이의 기름'이라는 뜻을 가지고 있다. 석유를 나타내는 영어 'petroleum'도 돌을 뜻하는 'petra'와 기름을 뜻하는 'oleum'이라는 라틴 어에서 유래한 것이다. 일반적으로 석유는 자연 상태 그대로의 원유(crude oil)와 원유를 정제한 휘발유 등의 석유 제품을 통틀어 가리킨다.

석유는 어떻게 만들어지는 것일까? 여러 가지 설이 있지만 수억 년 전에 바다나 호수의 바닥에 쌓인 동식물의 유해가 지각 변동에 의해 지하 깊은 곳에 묻힌 후, 오랜 시간 열과 압력을 받아 생성되었다고 추정된다. 그 성분은 주로 탄소(80~86%)와 수소(12~15%)이고, 황·질소·산소(1~3%) 등도 포함되어 있다. 땅 속에서 막 채굴한 원유는 주로 검은색이거나 흑갈색의 끈적끈적한 액체이다. 비중은 물보다 작아 물 위에 뜨고, 순수한 물질이 아니기 때문에 끓는점과 어는점이 일정하지 않다.

원유는 그 자체로는 거의 쓸모가 없기 때문에 각각의 성분 물질로 분리하여 사용한다. 원유를 분리해서 우리가 쓰고 있는 여러 형태로 만드는 일을 하는 곳이 바로 정유 공장이다. 정유 공장에서는 증류탑을 이용하여 원유 속에 복잡하게 섞여 있는 물질들을 효과적으로 분류한다. 원유를 350℃ 이상의 고온으로 가열하여 증류탑으로 보내면 기체로 된 성분이 증류탑의 위쪽으로 올라가면서 점차 냉각되어 액체로 된다. 이 때 증류탑의 낮은 곳일수록 끓는점이 높은 성분이 액체로 되어 연결된 관을 통해 빠져 나온다. 이와 같은 과정을 통해 원유의 각 성분이 끓는점에 따라 각각의 성분 물질로 분리되는 것이다.

<증류탑의 내부 구조와 각종 석유 제품>

인류는 석유를 언제부터 사용했을까? 석유는 메소포타미아, 터키 등에서 기원전부터 사용되었다고 한다. 이런 사실은 당시 유적이나 기록에 남아 있으며, 구약성서에도 석유에 대한 기록이 있다. 그러나 옛날에는 지표에 스며 나온 원유가 배의 틈을 막는 데 쓰였거나 도로 건설 및 미라의 보존 등에 약간씩 사용되었을 뿐이다. 석유가 오늘날과 같이 지하에서 채굴되어 본격적으로 사용되기 시작한 것은 1859년 미국에서 유정을 파서 원유를 채굴하는 데 성공한 이후부터이다.

석유는 19세기 후반부터 인류 문명사에서 중요성을 갖게 되었다. 처음에는 등화용으로 쓰였는데 전등의 발명으로 그 수요가 줄어드는 듯했다. 그러나 그 때를 전후하여 석유를 연료로 하는 내연 기관이 발명되면서 석유 소비는 급격하게 증가하였다. 석유는 제2차 세계 대전 이후 세계적으로 널리 사용되면서 오늘날에는 천연 가스를 포함하여 에너지 수요의 50% 이상을 차지하고 있다.

이렇게 소비가 늘어남에 따라 생산량도 계속 늘어왔지만 문제는 언젠가는 석유가 고갈된다는 데 있다. 석유의 매장량은 매년 감소하여 현재의 사용 추세를 유지한다면 약 40년 정도 사용할 수 있을 것이라고 한다. 우리 나라도 세계 7위의 석유 소비국이다. 또한 석유 수입 세계 5위라는 통계가 말해 주듯이 소비하는 석유의 대부분을 해외 수입에 의존하고 있기 때문에 석유의 고갈 문제는 앞으로 더욱 심각한 영향을 줄 것으로 생각된다. 그러므로 앞으로 석유 없이도 유지되는 사회를 만들어 가는 노력을 다 함께 기울여 나가야 하겠다. 그런 의미에서 현대 물질 문명의 근간을 이루는 석유를 대신할 수 있는 에너지를 하루 빨리 개발하는 것이 앞으로의 과학 숙제로 남아 있다.

사우디 아라비아의 정유 공장,

석유근원암,
[ source rocks of petroleum , 石油根源岩 ]
상당한 양의 추출성 유기물을 함유한 흑색~암회색의 점토질 지층으로서, 유층(油層) 부근 또는 그 하위에 발달한 것이다. 일반적으로 해성 흑색셰일, 이암(泥巖)을 석유근원암이라고 한다. 
세계 각지의 유전지대(油田地帶)에는 상당한 양의 추출성 유기물을 함유하는 흑색~암회색 점토질(石灰質인 경우도 있다)의 지층이 유층(油層) 부근이나 또는 그 하위에 발달되어 있는 경우가 많은데, 이것을 일반적인 근원암이라고 보고 있다. 석유는 액체이기 때문에 현재 석유를 함유하는 지층은 최초에 생성되었을 때의 지층과 반드시 같지는 않다. 일반적으로 해성 흑색셰일 ·이암(泥岩)을 석유근원암이라고 한다.
셰일오일,
석유가 생성되는 퇴적암인 근원암(source rock)에 넓게 분포돼 있는 원유,
전통적인 원유와 달리 원유가 생성되는 근원암인 셰일층(유기물을 함유한 암석)에서 뽑아내는 원유를 말한다. 전통적 원유는 유기물을 포함한 퇴적암이 변해 지하의 입자가 큰 암석 등을 통과해 지표면 부근까지 이동한 원유로, 한곳에 모여 있기 때문에 수직시추를 통해 채굴한다.

셰일오일은 원유가 생성된 뒤 지표면 부근으로 이동하지 못하고 셰일층 안에 갇혀 있는 원유다. 이에 수직 및 수평시추, 수압파쇄 등 고도의 기술이 필요하고 이로 인해 생산단가가 전통적 원유보다 높다. 따라서 과거에는 이처럼 난해한 기술과 상용화 비용이 매우 비싼 셰일오일을 활용하지 못했다. 그러나 1990년대 이후 수압을 이용한 수평굴착 기술이 발달하면서 생산원가는 낮아지고 유가는 오르고 있어 새로운 에너지원으로 각광받게 됐다.
셰일[ shale ]
운반작용으로 생성되는 퇴적암 중 입자의 크기가 63㎛(마이크로미터)보다 작고, 층과 평행하게 벗겨지는 암석.
세립의 쇄설성 퇴적암()으로 층리면()에 평행으로 벗겨지기 쉬운 성질을 가진 암석.

셰일,

셰일은 이암(진흙이 굳어져 생긴 암석)이 속성()작용을 받아 생성된다. 약 70%의 지각 구성비를 가지고 있는 셰일은 종종 사암이나 석회암층에 협재되어, 진흙이나 미사 및 다른 퇴적물을 포함하면서 조용히 흐르는 유수에 의해 퇴적되고, 고화되는 환경에서 생성된다.

지름이 1/16mm 이하의 실트와 점토가 퇴적해 생긴 치밀한 암석으로서 층리면에 따라 엷게 벗겨지는 성질을 갖는다. 그것은 아마도 위에 겹쳐진 지층의 무게에 의한 압축, 점토광물이나 운모류 등이 층리면에 평행으로 배열하는 일 및 재결정작용 등과 관계가 있다고 생각된다. 규질() 또는 석회질 물질이 많아지면 벗겨지기 쉬운 성질이 없어진다는 것이 알려져 있다.

셰일,

셰일은 이암이 속성작용을 받은 것이지만 더욱 속성작용이 진첩되면 슬레이트, 천매암으로 된다. 보통은 암색을 띠며 세밀한 엽리()를 볼 수 있다. 각 지질시대에 걸쳐 산출된다. 석유 성분을 포함한 셰일을 오일셰일이라 한다. 셰일은 변성 작용을 통해 점판암, 편암, 편마암의 순서대로 차례로 변해갈 수 있다. 
적색 셰일,
입자의 크기가 63㎛보다 작은 세립질의 암석으로, 전형적 층상구조를 보여 쪼개짐이 나타난다. 성층면(成層面)을 따라 평행하게 얇은 층으로 쪼개지는 성질을 가지는데, 이것은 입자의 크기가 다르거나 구성광물의 색이 다를 경우 나타난다. 흰 쌀과 검은 쌀을 층층이 쌓은 것을 생각하면 된다. 붉은색, 녹색, 검은색, 회색 등 여러 색이 나타난다.

적색 셰일,

흑색 셰일,[ black shale ]
검은색을 띠고 얇은 엽리가 발달한 탄질 셰일로서 유기물(5% 이상의 탄소 함량)과 황화물(주로 황철석)을 많이 함유함. 
탄소질 셰일,[ Carbonaceous shale ]
쇄설성 이질조직 및 유기조직, 단니콜, 37배
흑색을 띠며 실트와 점토로 되어 있고 구성 입자의 비율은 이암과 동일하나 탄질물이 많이 포함되어 있어 탄소질 셰일이다. 단니콜에서 관찰되는 흑색물질은 모두 광염상 불투명 탄질물이다. 식별되는 광물은 석영과 백운모이다. 사진의 하단에 있는 등방성띠는 건열로 보인다.
탄소질 셰일은 암회색 내지 흑색을 띠며 상당량의 탄소가 광염상(disseminated)으로 함유된다. 일반적으로 석탄층(coal seam)에 수반된다. 광염상이란 광상학에서 사용되는 용어로서 광물(예 : 불투명광물)이 암석 내에 점점으로 산재되어 있는 양상을 표현한다. 형태상의 용어로서 성인적 의미는 없다. 탄질셰일(coaly shale)은 공인된 용어가 아니다.
얕은 수저에 쌓인 점토 같은 퇴적물이 한 때 수면 상에 노출되어 건조하게 되면 수분의 증발로 퇴적물이 수축하여 틈이 생긴다. 이런 틈을 건열(sun crack 또는 mud crack)이라 하며 이질암에서 주로 관찰된다.
 산출지 : 충청남도 보령군 성주면 개화리 하개부락 부근

녹색셰일, 강원도 태백시 소도동 태백석탄박물관.

탄질셰일,[ coaly shale , 炭質- ]
탄질물을 비교적 많이 포함하며 암회색 또는 흑색을 띠는 셰일. 흔히 탄층들 사이에 협재되거나 상 · 하반을 이룬다.


국적 > 시대/ 재질/ 크기/ 출토지/ 소장처/ 유물번호/
한국 > 시대미상(時代未詳)
석 > 기타(其他)
가로 12 세로 9 두께 6
충청북도 보은군
한남대학교 자연사박물관
한남대자연(한남대자연) 312701-000
산재된 미립자 상태로 함유된 탄소의 양 때문에 암회색 또는 흑색을 띠는 셰일로서 입자가 1/256mm 이하의 점토와 미사 크기의 입자로 구성된 탄소성분이 많은 암석이다.

엽리가 잘 발달된 셰일과 엽리면 위에 보존된 식물 잎 화석,

셰일은 이암(진흙이 굳어져 생긴 암석)이 속성(續成)작용을 받아 생성된 것으로 여기에 탄질물이 다량 함유되어 생성된 것이다. 약 70%의 지각 구성비를 가지고 있는 셰일은 종종 사암이나 석회암층에 협재되어, 진흙이나 미사 및 다른 퇴적물을 포함하면서 조용히 흐르는 유수에 의해 퇴적되고, 고화되는 환경에서 생성된다.

탄질물이 미세한 알갱이로서 셰일에 다량 함유되어 나타나는 것을 탄질셰일이라 부른다. 셰일의 색은 주로 조성물질에 의해 결정되어 지는데 보통 유기물질의 함량이 높을수록 색은 더욱 어두워진다. 이것은 검은색을 띠며 극히 세립질 물질로 되어 있어서 육안으로는 입자를 구별할 수 없으나 층리가 발달되어 있어 이 면을 따라 쪼개지는 성질을 갖는다. 탄소성분이 많으며 별처럼 반짝이는 광택을 볼 수 있다.
셰일가스,
오랜 세월동안 모래와 진흙이 쌓여 단단하게 굳은 탄화수소가 퇴적암(셰일)층에 매장되어 있는 가스로, 전통적인 가스전과는 다른 암반층으로부터 채취하기 때문에 비전통 천연가스로 불린다. 기술적 제약 때문에 오랫동안 채굴이 이뤄지지 못하다가, 2000년대 들어 수평정시추 등이 상용화되며 신에너지원으로 급부상하였다. 
탄화수소가 풍부한 셰일층(근원암)에서 개발, 생산하는 천연가스를 말한다. 셰일이란 우리말로 혈암(頁岩)이라고 하며, 입자 크기가 작은 진흙이 뭉쳐져서 형성된 퇴적암의 일종이다. 셰일가스는 이 혈암에서 추출되는 가스로, 전통적인 가스전과는 다른 암반층으로부터 채취하기 때문에 비전통 천연가스로 불린다. 셰일가스는 난방·발전용으로 쓰이는 메탄 70~90%, 석유화학 원료인 에탄 5%, LPG 제조에 쓰이는 콘덴세이트 5~25%로 구성돼 있다. 유전이나 가스전에서 채굴하는 기존 가스와 화학적 성분이 동일해 난방용 연료나 석유화학 원료로 사용할 수 있다.

보통 천연가스는 셰일층에서 생성된 뒤 지표면으로 이동해 한 군데에 고여 있는 것이지만, 셰일가스는 가스가 투과하지 못하는 암석층에 막혀 이동하지 못한 채 셰일층에 갇혀 있는 가스다. 따라서 일반적 의미의 천연가스보다 훨씬 깊은 곳에 존재하고 있으며, 암석의 미세한 틈새에 넓게 퍼져 있는 것이 특징이다. 따라서 기존의 천연가스와 같은 수직시추는 불가능하며, 수평시추를 통해서만 채굴할 수 있다. 따라서 1800년대에 셰일가스가 발견되었음에도 이와 같은 기술적 제약 때문에 오랫동안 채굴이 이뤄지지 못하다가, 2000년대 들어 수평정시추 등이 상용화되며 신에너지원으로 급부상하게 되었다. 

셰일가스 채굴(출처: 게티이미지 코리아)

천연가스는 채굴의 난이도와 생산비용에 따라 크게 재래식과 비재래식으로 나눈다. 비재래식 가스는 기술적으로 채굴이 어렵고 채산성이 낮은 가스를 말하는데, 대표적으로 셰일가스·타이트가스·석탄층 메탄가스 등이 있다.
 셰일가스의 부상
셰일가스는 미국, 중국, 중동, 러시아 등 세계 31개국에 약 187조 4,000억 m3가 매장되어 있는 것으로 추정되는데, 이는 전 세계가 향후 60년 동안 사용할 수 있는 양이다. 경제적, 기술적 제약으로 채취가 어려웠던 셰일가스는 2000년대 들어서면서 미국을 중심으로 물과 모래, 화학약품을 섞은 혼합액을 고압으로 분사하는 수압파쇄법과 수평정시추 등이 상용화되면서 신에너지원으로 급부상했다.

실제로 2010년 북미 지역의 셰일가스 생산량은 2000년에 비해 15.3배나 확대되었으며, 미국은 2009년 이후 러시아를 제치고 천연가스 1위 생산국에 등극하였다. 그러나 셰일가스를 채취할 때 우라늄 등 화학물질이 지하수에 스며들 수 있고, 일반 천연가스보다 메탄이나 이산화탄소 등의 오염물질이 많이 발생해 지구온난화를 가속화할 수 있다는 지적도 제기되고 있다. 
[국립중앙박물관: 한국의 문화유산을 수집·보관하여 일반인에게 전시하고, 유적·유물 등을 조사·연구하기 위하여 설립된 박물관, 
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출처 & 참고문헌,
[교과서 밖의 과학] 석유, 현대 물질 문명의 감초 (살아있는 과학 교과서, 2011..,)
[석유 [petroleum, 石油] (두산백과)
[석유근원암 [source rocks of petroleum, 石油根源岩] (두산백과)
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[지질학사전(1998년,양승영,교학연구사)
[e뮤지엄 http://www.emuseum.go.kr/
[국립중앙박물관
[셰일 [shale] (두산백과)
[셰일오일 (시사상식사전, pmg 지식엔진연구소)
[탄질셰일 [coaly shale, 炭質-] (광물자원용어사전, 2010. 12., 한국광물자원공사)
[탄질셰일 (e뮤지엄)
[흑색 셰일 [black shale] (해양과학용어사전, 2005. 10. 7., 한국해양학회)
[탄소질 셰일 [Carbonaceous shale] (암석의 미시세계, 2011..,)
[기본 광물·암석 용어집
[시사상식사전
[셰일가스 (시사상식사전, pmg 지식엔진연구소)
[KISTI의 과학향기 칼럼
#석유 #현대 물질 문명 #유전지대(油田地帶) #석유근원암 [source rocks of petroleum, 石油根源岩 #레저부아 #배사트랩 #배유기구 #부니 #석유사업법 #셰일가스 #수소화분해 #옥시오일앤드가스유에스에이 #화석의 지질학적 가치 #순수과학 #화학 #유기화학 #탄화수소 #기술과학 #화학공학 #유지 #순수과학 #지구과학 #암석학 #쇄설성 #이질조직 #유기조직 #단니콜 #가솔린, #가스기름, #건퍼포레이터, #길소나이트, #헨리 데터딩, #등유, #배럴, #배사설, #석유수출국기구, #석유정제법, #석유화학산업, #아바단, #아스팔트, #LPG, #에디엘레, #역청, #연료, #오일가스, #오일샌드, #옥테인값, #원유, #유정, #윤활유, #1차에너지, #채유, #탈랍, #석유, #이암 #액체 탄화수소

석유,3

석유,3
석유의 역사는 현대 문명의 역사다,
석유 시추, 바다에서 검은 황금을 퍼 올리다,
아주 오래전부터 사람들은 땅에서 검은 액체가 스며나오는 것을 발견했어요. 그리스 사람들은 이것을 '돌기름(석유, 石油)'이라고 불렀지요. 불이 잘 붙어서 등잔에 넣거나 귀한 약으로 사용했어요. 원래 옛 사람들은 고래 기름을 이용하여 불을 켜곤 했는데, 고래 잡기가 힘들어지자 석유를 더 많이 찾게 되었어요.

석유는 바다 생물들이 땅속에 묻혀 퇴적물이 계속 쌓여 높은 열과 압력을 받아 만들어진 것으로 석탄과 더불어 화석 에너지의 하나이다. 화석 에너지는 매장량이 한정되어 있어 지금과 같은 정도로 계속 사용한다면 석탄은 100년, 석유는 40년 정도밖에 쓸 수 없다고 한다.

19세기 후반 이후 현대 문명사회에서 에너지원으로 가장 큰 비중을 차지하는 광물 자원은 석유이다. 석유는 생물의 유해가 퇴적된 후에 생긴 탄화수소와 그 밖의 유기 분자의 혼합물이다. 머나먼 지질 시대에 바다에 살던 생물(동물과 식물)들의 사체가 해저에 가라앉고 그 위에 진흙과 모래 등의 퇴적물이 쌓였으며, 수백만 년 동안 지하의 열과 압력, 박테리아의 분해 작용에 의해 석유로 변하였다. 천연가스도 이와 비슷한 과정에 의해 생겼다.

지금 우리는 석유를 이용하여 재배한 채소와 고기를 먹고, 석유로 만든 옷을 입고, 석유를 태워 움직이는 자동차와 기차를 이용해요. 장난감, 컴퓨터, 놀이기구, 도로, 건물, 윤활유, 세제, 농약, 플라스틱 제품 등 석유를 이용한 물건들로 둘러싸여 있어요. 만약 단 하루만이라도 석유를 구할 수 없다면 큰 난리가 벌어질 거예요.

오늘날 세계 모든 나라가 석유 자원을 확보하기 위해 치열한 경쟁을 하고 있어요. 유전(油田 : 석유가 나는 지역)을 갖고 있는 나라는 지키기 위해, 유전이 없는 나라는 그것을 차지하기 위해 보이지 않는 전쟁을 하는 중이랍니다. 매일매일 석유 가격이 어떻게 오르내리느냐에 따라 세계의 살림살이가 흔들리는 상황이 되었거든요.

사람들은 지난 150년 동안 석유를 사용해 왔지만, 인구가 갑자기 늘어나면서 사용하는 석유의 양도 빠르게 늘어나고 있어요. 묻혀 있는 양은 그대로인데 사용량만 늘어나고 있으니 어떻게 되었을까요?
육지에서 쉽게 찾을 수 있는 유전은 이미 거의 바닥이 나고, 이제는 바다로 눈길을 돌려 탐사를 하게 되었답니다. 전체 석유 자원의 3분의 2는 육지에, 나머지는 바닷속에 있다고 해요. 육지의 석유를 이미 3분의 2 이상 뽑아 썼기 때문에 이제는 바닷속 석유에 더욱 매달릴 수밖에 없는 상태예요.

바닷속 깊은 곳에 어떻게 석유가 들어 있는 걸까요?
1. 죽은 생물이 해저에 가라앉은 뒤
2. 사암이나 이암(泥岩)으로 뒤덮이고
3. 압력과 열이 작용해 석유가 만들어진다.

바다에서 석유를 캐내려면 석유가 저장되어 있는 지층을 먼저 찾아야 해요. 육지에서야 직접 야외 조사를 하면 되지만 바다에서는 그것이 불가능해요. 그래서 배에서 음파(소리)를 바다 아래쪽으로 쏘아 보낸 뒤, 되돌아오는 반응을 보고 바다 밑바닥의 지층을 간접 조사할 수밖에 없다.

그런 다음, 바다 밑바닥보다 더 깊은 곳 어느 지층, 석유가 모여 있는 곳까지 구멍을 뚫어서 바다 표면 위로 끌어올려야 하니 그 과정이 얼마나 힘들까요? 처음에 육지에서 석유를 뽑아 쓸 때는 땅에 구멍을 뚫은 뒤 펌프 장치만 설치하면 되었지만, 바다에서 석유를 캐는 작업은 이와 다르지요. 바다에는 늘 움직이는데다, 때로 거칠게 요동하는 바닷물이라는 방해꾼이 있으니까요. 게다가 바다 밑으로 갈수록 압력은 세지고, 사람이 직접 땅에 발을 대고 작업할 수도 없으니 어려움은 이만저만이 아닙니다.

이런 이유로 바다에서 석유를 생산하는 데 드는 돈은 육지에서 가장 비싼 곳과 비교해 보더라도 4배 이상 비싸답니다.

석유의 원료는 바로 생물이에요. 동식물이 죽어서 묻힌 다음, 적당한 깊이에서 압력과 열을 받아 익어야 석유가 될 수 있어요. 우선 생물들이 살다가 죽고, 물이 있어 퇴적물을 가져다 그 사체를 쉽게 묻을 수 있는 곳, 땅이 갈라지거나 구부러지고 산이 높아지는 등 지구의 변동을 가장 먼저 겪는 곳이어야 해요. 어딜까유?

그곳은 바로 바닷가예요. 석유가 땅속 어딘가에서 만들어진 다음, 땅속의 틈 사이를 헤집고 한곳에 모여 우리가 캘 수 있는 유전이 되기까지는 수백만 년 이상이 걸려요. 때로는 유전이 해안에 나타나기도 하고 육지 쪽에서 발견되기도 하지만, 원료를 대개 바다가 제공해 주지요.

석유는 잔구멍이 많은 다공질의 암층을 통해 위쪽으로 올라가는데, 치밀한 암층에 이르면 흐름을 멈추고 고인다. 주로 사암층에서 고이는데 이처럼 석유가 고인 곳을 ‘오일 풀(oil pool)’이라고 한다. 오일 풀은 지각의 변동이나 대륙의 이동 등으로 바다에서 육지로 이동하여 육지의 유전 지대를 만들었다. 중동 지역이나 미국, 러시아, 중국 등에 위치한 대부분의 유전은 바다에 있던 오일 풀이 육지로 이동한 것이다. 하지만 육상의 매장량은 점점 줄어 50년쯤 후에는 고갈될 것으로 추정되고 있다.

유전이 형성되기 위해서는 몇 가지 조건이 충족되어야 하는데, 석유의 생성과 부존의 충족 조건이 모두 갖추어졌다고 하더라도 기본적으로는 석유(가스)의 매장량이 경제적 가치를 가져야 유전이라고 할 수 있다. 현재 대륙붕과 대륙사면 해저에서 석유가 생산되는 해역은 멕시코 만과 캘리포니아 남쪽, 알래스카 연안, 북해 등이다.

우리나라의 경우에는 1970년대부터 개발 가능성이 있는 몇몇 해역에서 탐사를 지속하고 있다. 우리나라의 서해와 남해는 대륙붕이 발달하여 석유가 묻혀 있을 가능성이 매우 높은데, 특히 제주도 남쪽에서 시추 중인 미국 석유 회사들은 최소한 6억 배럴의 석유가 묻혀 있을 것으로 추측한다. 뿐만 아니라 우리나라의 민간 기업도 인도네시아의 마두라 해역 및 북예멘의 바다에서 석유ㆍ천연가스 개발 사업을 하고 있다.
우리나라 대륙붕 내의 해저 광구,
석유는 언제부터 인간에게 알려졌을까? 원시 시대부터 석유는 알려져 있었다. 다만 그것을 사용하는 방법이 지금과 같이 다양하거나 폭넓지도 않았고, 또 그렇게 유용할 줄 상상도 하지 못했을 뿐이다. 석유란 말은 돌기름 즉, 영어의 petroleum을 번역해 생긴 말이다. 이 단어는 petra(돌)란 말과 oleum(기름)이란 라틴어 단어를 묶어서 만든 말로 ‘돌에서 얻은 기름’ 즉, 석유(石油)가 된 것이다. 동서양 어디에서 처음으로 석유를 사용하기 시작했는지는 명확히 알 수는 없다. 다른 모든 일이 그렇듯이 서양 사람들은 서양에서 먼저 사용했다고 주장하고, 중국인들은 또 그들이 처음이라 주장하고 있기 때문이다.

고대 서양 사람들은 대략 기원전 2000년쯤에 이미 저절로 땅에서 올라온 석유를 윤활유로 쓰거나 설사제로 사용했다고 한다. 기원전 400년쯤에는 페르시아 군대가 아테네를 공격하면서 석유를 방화용 기름으로 화살촉에 발랐다고도 전한다. 메소포타미아·페르시아 등지에서는 적어도 기원전 3200년경부터 사람들이 살고 있었음을 증명하는 석유의 유적이 있다. 기록상으로 보면 『구약성서』에 나오는 노아의 방주에 방수용으로 아스팔트를 사용했다는 기록이 있다. 물론 당시로서는 지표에 자연적으로 스며나온 원유나 아스팔트를 채취하여 사용한 정도일 것이다.

13세기경 미얀마·카스피 해 연안에서 간단한 채굴 도구를 사용하여 원유를 채굴했다는 기록도 있으며, 12세기 아랍인들이 스페인을 침공하면서 비로소 유럽에 석유가 전해졌다고 알려져 있기도 하다. 15세기 유럽인들이 신대륙을 탐험하게 되자 그곳의 원주민인 인디언이 이미 석유를 사용하고 있었다는 기록도 있다. 이즈음만 하더라도 석유는 램프를 밝히는 고래 기름을 대신할 물질 정도로 인식되었을 뿐이다.

동양에서의 석유 역사 또한 유구하다. 중국인들은 기원전 2000년 전부터 이미 중국에서 석유를 이용하기 시작했다고 주장한다. 석유에 관한 중국의 첫 기록은 한나라 때의 반고(班固, 32~92)가 지은 역사책 『한서(漢書)』에서 발견된다. 그 후에도 여러 책에 석유에 대한 간단한 기록들이 나오지만, 정식으로 이를 ‘석유’란 말로 정착시킨 사람은 송(宋)나라 때의 과학자 심괄(沈括, 1031~1095)이었다. 심괄은 ‘석유는 얼핏 보면 옻나무의 진과 다름없이 보이며, 태우면 짙은 연기를 내고 센 불길을 낸다. 그 연기로 먹(墨)을 만들 수가 있는데, 이렇게 만든 먹으로 쓴 글은 옻칠로 쓴 것처럼 검고 윤기가 돈다’고 기록했다. 이어 그는 석유는 땅속에서 나오는데, 그 양이 아주 많아서 앞으로 사람들에게 널리 쓰일 것이라고 예언까지 했다고 한다.          

고대 중국에서는 석유란 것이 여러 가지 이름으로 불렸다. 『후한서(後漢書)』에 기록된 것을 보면 주천(酒泉)이란 곳에서는 비즙(肥汁)이 나는데, 이것은 아주 밝게 타며 먹을 수는 없다고 되어 있다. 고대 중국에서는 석유를 여러 가지 이름으로 불렀던 것이 확인된다. 고서에는 비즙, 수비(水肥), 석지(石脂), 화유(火油), 맹화유(猛火油), 웅황유(雄黃油), 석뇌유(石腦油) 등 여러 이름이 전해진다. 5~6세기 남북조 시대의 기록을 보면 지금의 신장웨이우얼 자치구 구자국이란 곳의 산중에서 끈적거리는 액체가 흘러나와 개울을 이루어 몇 리를 흐르다가 땅속으로 스며들었다고 되어 있다. 그리고 이 액체는 의학적으로 탁월한 치유 효과가 있었다고 서술되어 있다.

이렇게 유구한 역사를 가진 석유가 현대적 의미의 에너지 자원으로 각광받기 시작한 것은 지난 19세기 유럽에서였다. 1861년 1월 21일자 런던의 《타임스(The Times)》는 “1859년 11월 미국 펜실베이니아 주에서는 석유를 뽑아내기 위해 유정(油井)을 팠다”고 보도하고 있다. 이것이 최초의 석유 시추 성공 사례로 알려지고 있다.

드레이크는 펜실베이니아 석유 회사에 고용된 기술자였다. 펜실베이니아 주 오하이오 크리크의 타이터스빌에 있는 유전의 개발 명령을 받게 되었고, 다락집, 동력강굴, 케이싱 등의 방법을 고안하여 오일 크리크(Oil Creak) 근처에서 지하 21미터를 파내려가 석유 채굴에 성공했다. 이것이 근대 석유 공업의 시작으로 꼽히는 대사건이 된 것이다. 그 후 1848년 영국의 화학자 J. 영이 탄갱에서 용출된 원유와 석탄가루 타르에서 처음으로 석유의 역사는 현대 문명의 역사다 (청소년을 위한 미래과학 교과서 - 신재생에너지, 2009. 10. 16., 손재익, 강용혁) 등을 추출하는 것을 연구해 특허를 획득했다. 영의 방법은 곧 미국에 전해졌고, 석탄유(coal oil)라 불리면서 종래의 식물유·동물유 대신 원유나 석탄에서 정제등화용 연료(등유)의 제조가 급격히 보급되었다.

석유의 용도가 매우 다양화된 것은 19세기 말에서 20세기 초로, 그 최초의 동기가 된 것은 1879년 미국의 에디슨(Thomas Edison, 1847~1931)에 의한 전등의 발명, 1883년 G. 다임러(Gottlieb Daimler, 1834~1900)에 의한 가솔린 기관 자동차의 발명, 1893년 R. 디젤(Rudolf Diesel, 1858~1913)에 의한 디젤기관의 발명 등이었다. 증기기관 시대에는 주로 장작 그리고 석탄이 주요한 에너지원이었다. 가끔 오래된 흑백 영화에서 석탄이나 장작을 열심히 태우며 흰 연기를 날리는 열차를 본 경험이 있을 것이다. 산업혁명을 이끌었던 증기기관은 이러한 가솔린 기관의 등장과 함께 소멸했다.

그 후 제1, 2차 세계대전을 겪는 동안 석유의 중요성이 크게 인식됨으로써 석유 산업이 더욱 발전했다. 우선 20세기에는 전등의 보급으로 석유 램프가 후퇴함에 따라 등유의 수요는 감소했으나 중유나 아스팔트가 이용되기 시작했고, 자동차의 발전으로 그때까지 폐기물에 불과했던 가솔린이 중요한 석유 제품이 되었다. 특히 1903년 포드(Henry Ford, 1863~1947)가 포드 자동차를 설립하고, 수년 내에 독자적인 양산 방식을 확립한 이래, 가솔린의 수요는 더욱 급증했다. 더욱이 제1차 세계대전을 계기로 항공기가 급속히 발전하자, 고옥탄가의 가솔린 제조가 급진적으로 발달했다.

한편 기선, 군함 등에 있어서는 디젤화가 이루어져 선박용 연료도 석탄으로부터 점차 중유로 전환되었다. 또한 제1, 2차 세계대전 동안에 소형 고속 디젤 기관이 두드러지게 발전함에 따라 자동차, 기관차, 트랙터 등의 연료로 경유의 이용도 급증했다. 더불어 전후 가정용 연료로 크게 보급된 것으로 석유 정제 과정 중 부산물로 산출되는 액화석유가스(LPG)가 있다. 또한 제2차 세계대전 후 항공기의 주력은 프로펠러기에서 제트기로 바뀌어 제트 연료도 중요한 석유 제품이 되었다.

이후 1950년대부터 중동 지역에서 세계 최대의 유전이 발견되고 적극적으로 개발되자, 석유는 값싸고 대량 사용이 가능한 에너지원으로 각광받기 시작했다. 에너지 자원의 최고 위치는 석탄에서 석유로 바뀌고 석유의 대량 소비 시대에 들어감으로써, 이른바 에너지 혁명이 시작된 것이다. 이렇게 시작된 에너지 혁명은 현대 사회를 석유 없이는 인간의 존재를 상상하기도 힘든 상황으로 이끌어왔다. 인간의 일상생활 전반을 장악하고 있는 근본과도 같은 석유의 패러다임을 벗어날 수 있는 방법은 있는가? 질문은 여기서 출발한다.

석유를 이용한 생활용품의 종류,
우리 생활에서 석유를 이용해서 만든 물건은 참 많아. 학교, 집, 거리 등 다양한 장소에서 석유를 이용한 물건을 찾아보자.
① 석유화학제품의 종류에는 어떤 것이 있는지 조사한다.
② 주변의 생활용품 중에서 공장에서 만들어낸 것을 찾는다.
③ 사용 용도 및 장소에 따라 분류한다.
④ 생활용품의 재료가 무엇인지 찾아본다.
☞ 플라스틱, 고무, 섬유, 윤활제, 양초, 특수유리 등 어떤 석유화학제품을 사용했는지 알아본다.
⑤ 석유화학제품을 대체할 수 있는 자연 제품을 찾아본다.

쓰임새!,
석유화학제품이란 석유나 천연가스로부터 제조되고, 연료 및 윤활유 이외의 화학적 용도로 사용되는 제품을 말한다. 석유화학 제품은 자동차, 항공기, 직물 등의 제조공업, 식품가공, 농업, 건축등 다양한 분야에서 사용되고 있다.
모자, 신발, 모줄,
철재원료, 건축에 쓰이는 약세사리들,
출처 & 참고문헌,
[석유 [石油] (학습용어 개념사전, 2010..,)
[살아있는 과학 교과서
[석유 시추 - 바다에서 검은 황금을 퍼 올리다 (대단한 바다여행, 2009. 12..,)
[석유의 역사는 현대 문명의 역사다 (청소년을 위한 미래과학 교과서 - 신재생에너지, 2009. 10..,)
[네이버 지식백과] 석유 - 가장 값진 자원 (우리 바다 이야기, 2005.,)
[석유를 이용한 생활용품의 종류 조사하기 (한 권으로 끝내는 초등과학 자유탐구 (3~6학년), 2011. 2..,)

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석유, [Oil crude] petroleum, 2

석유, [Oil crude] petroleum, 2

석유는 사막에서만 난다? 지하에서 천연산출되는 액체탄화수소(), 혹은 이를 정제한 석유제품.

석유는 19세기 산업혁명 이후 세계의 변혁을 이끌었다. 석유(石油)를 뜻하는 영어 ‘petroleum’은 1556년 독일의 광물학자 게오르크 바우어가 쓴 학술 논문에서 최초로 사용됐다. ‘petroleum’은 암석을 뜻하는 그리스어 ‘petra’와 기름을 뜻하는 라틴어 ‘oleum’의 합성어. ‘돌에서 나는 기름’이라는 뜻이다.

석유는 신석기 시대인 기원전 5000년 전부터 이미 사용됐다. 고대인들은 석유를 우연히 발견했다. 샘물처럼 땅에서 조금씩 스며 나오는 석유를 불을 댕기거나 누수를 방지하거나 접착하는 데 사용했다. 의약품으로 몸에 바르기도 했다. 19세기까지 유럽인은 석유 표면에 뜬 물질을 떼어내 수공업에 썼다. 동양에서 제일 먼저 석유를 발견하고 사용한 나라는 중국이다. 1세기 말엽에 쓰인 《한서》에는 “연하(延河)의 지류 수면 위에 가연성의 액체가 있어 사람들은 이것을 불을 켜는 데 사용했다”고 나와 있다. 처음으로 석유라는 말을 사용한 사람은 송나라의 과학자 심괄(沈括)이었다. 그는 《몽계필담(夢溪筆談)》에서 “석유는 후세에 없어서는 안 될 중요한 필수품이 될 것이다”라고 예견했다.

천연적으로 산출되는 가연성 기름상 물질로, 다수의 액상 탄화수소의 혼합물인데, 미량 내지 소량의 황 화합물산소 화합물질소 화합물, 금속 화합물 등을 포함하는 경우가 많다. 또 용해하거나 혹은 관련해서 산출되는 가스상 탄화수소나 고체상 탄화수소 유사 물질 등도 포함하여 일컫는다. 원유(英 crude oil, crude petroleum 獨 Erdöl, Rohöl), 광유(英 mineral oil 獨 Mineralöl)라는 말은 종종 석유의 별칭으로 사용되지만, 원유는 석유 원유 또는 원석유의 의미를 가지며 공업상에서는 석유보다도 일반적으로 사용되는 경우가 있고, 광유는 동식물성 기름에 대한 광물성 기름의 뜻으로 혈암유, 석탄계유 등도 포함해 넓은 의미로 사용되어야 한다.

말에서 보면 표기의 외국어 및 petrole(프랑스), petrolio(이탈리아) 등은 어느 것이나 암유(英 rock oil)를 의미한다. 그리스어 및 라틴어의 petra oleum에 유래하고, Erdöl은 Erde(earth : 땅)과 Öl(oil : 기름)이 결합한 말, 또 Napht(러시아) 혹은 Naft(페르시아)는 땅 속에서 침출(英 exude)했다고 하는 뜻이다. 중국에서는 오래 전부터 석유, 또 석뇌유, 석칠(石漆), 맹화유, 웅황유 등의 글자가 사용되었는데, 등유가 석유 정제의 주목적이었던 시대에는 석유는 주로 등유라는 뜻으로 사용되어었다.

석탄유, 탄유, 암유 등의 말도 있는데, 이들은 유럽에서 옛날에 석탄 건류에 의해 등화용의 coal oil이 제조되고, 그것과 같은 것이 원유에서 간단한 방법으로 만들어져서 이것도 coal oil이라고 불리고, 혹은 또 carbon oil, rock oil 등이라고 불린 것에 의한다. 천연으로 산출되는 아스팔트를 조소 재료, 접착제도료 등으로 사용하는 것은 이미 B.C. 3000년경부터 행해졌다고 전해지고, 또 천연 가스나 석유를 등용, 약용 등으로 사용했다는 오랜 기록도 많은데, 근대 산업으로서의 석유 생산은 지금부터 약 100년 전, 즉 1859년에 미국에서 E.L. Drake가 최초의 유정에 성공했던 때부터 시작되었다고 한다.

주로 수성암으로 된 모암(英 mother rock) 속에서 생성된 후 모래층이나 사암 같은 틈새가 많은 지층 속으로 이동, 집적되어 있다. 이것을 유층 또는 함유층이라고 하는데, 유층은 그 상하가 또는 적어도 상부가 불투과성의 혈암, 점토층 등(상부의 불투과성 지층은 모암(帽岩) : cap rock이라고 불린다)에 의해 덮여 있을 필요가 있고, 배사(英 anticline), 돔(英 dome) 등 석유의 집적에 좋은 지질 구조를 가지는 경우가 많다. 전형적인 배사 구조의 단면도는 그림과 같으며 유층의 상층에는 탄화수소 가스가 모여 가스층을 형성하고, 또 하층에는 단수(端水)(英 edge water)라고 이름붙여진 염수의 층이 있다. 이들 석유는 각각의 조건에 적합한 채유법을 사용해 채용된다(⇀ 착정법, ⇀ 원유 회수법).

무기설에서는 이산화탄소, 물 및 알칼리 금속이 고온ㆍ고압하에서 작용하거나 탄화금속과 물이 작용해서 생성되는 메탄아세틸렌 등이 중합해서 탄화수소유가 되거나, 무기산과 탄화금속의 작용에 의해, 혹은 지구가 형성될 때에 화산 가스와 석회암의 작용에 의해 생긴 탄화수소가 지각 속에 흡장되어 이럭저럭 지표 가까이 침출된 것이라고 설명된다.

이것에 대해 유기설에서는 고대(1천만년 내지 4억년 정도 전)에 번식했던 동식물이 남긴 유기질이 부패분해를 받아 지방, 지방산, 왁스 등을 주로 하는 것으로 변질해서 이것이 지층 속에서 지압, 지열, 세균촉매(산성 규산염 등) 등의 작용을 받으면서 오랜 세월 동안에 탄화수소유로 변한 것이라고 설명되고 있다. 두 가지 설 모두 다량의 석유가 어떻게 하여 지층 속을 이동해서 집적되어 오늘날 볼 수 있는 유전을 형성할 수 있었는가를 충분히 설명할 수 없지만, 유기설 쪽이 한층 근거가 있어 유력시되고 있다.

세계의 주요한 석유 산지는 미국, 베네수엘라, 중동 지방(이란, 이라크, 사우디아라비아, 쿠웨이트 등), 캐나다, 인도네시아, 멕시코, 러시아, 루마니아 등인데 그 중에서도 중동 여러 나라의 석유 산출량이 뚜렷하게 증가하고 있고, 프랑스령 알제리아(사하라), 중국 감숙성 등의 대륙 내부에도 유전이 개발되고 있는 등 주목되고 있다. 세계의 석유 확인 매장량의 수명은 현재 약 40년으로 어림잡고 있는데 해마다 산출량의 수십배에 해당하는 확인 매장량의 증가가 있기 때문에 실제로 채굴 가능 연수는 그다지 변화하지 않고 오히려 증대되는 경향에 있다.

원유의 성상은 산지나 유층에 따라 광범위하게 변화한다. 색은 호박색부터 녹갈색 내지 흑색으로, 또 비중은 대략 0.8~1.0의 범위에서 변화하는데, 가솔린 등 경질 유분을 많이 포함한 것일수록 색이 연하고 비중은 작다. 원유는 가스상, 액상 및 고체상의 각종 탄화수소가 복잡하게 혼합되어 있고 소량 내지 미량의 황, 질소산소 등의 화합물을 포함하는 외에, 퍼낸 상태의 것은 진흙, 모래, 염수 등이 현탁 내지 유화해서 포함되어 있다. 원소 조성은 보통 탄소 83~87, 수소 11~14%, 황+질소+산소 2~3%, 무기 성분(회분) 0.1% 이하이다. 탄화수소로서는 파라핀(메탄 계열 탄화수소), 나프텐(시클로파라핀) 및 방향족이 포함되고 올레핀(에틸렌 계열 탄화수소)은 전혀 또는 거의 포함되어 있지 않다.

황 화합물의 함유량은 황으로서 적은 것은 0.1% 정도에서 많은 것은 3~5%에도 달하고, 그 형태는 지방족 및 방향족 메르캅탄류, 지방족 및 고리식 술피드류, 디술피드류 등이 많고, 티오펜류는 직류(直溜) 제품 중에는 확인되지 않지만 분해 제품 속에는 존재한다. 황 화합물은 석유의 불순물로서는 가장 바람직하지 않은 성분으로, 그 대책 또는 제거가 필요하다(⇀ 스위트닝, ⇀ 탈황). 질소 화합물의 양은 적고, 가장 적은 경우에 0.05% 정도, 많아도 0.3~0.5%에 불과하다. 형태로서는 퀴놀린의 알킬 유도체가 많고, 다음으로 피리딘 유도체가 많다. 그리고 비방향족 염기, 염기 이외의 화합물 등도 조금은 있다(⇀ 석유 염기). 산소 화합물의 함유량은 많은 경우 1% 이하이고, 형태로서는 나프텐산이 많고 페놀류 및 지방산도 포함되어 있는데 미량의 아세트알데히드 이외에는 알코올케톤 등이고 다른 산소 화합물은 거의 포함되어 있지 않다(⇀ 석유산).

질소 및 산소 화합물은 황 화합물에 비해 해가 적고 또 제거하기 쉽다. 무기 성분으로서는 나트륨 및 칼슘염이 많은데, 이들은 주로 유화수 속에 용해되어 있는 것으로 유화 파괴에 의해 제거되고, 본래의 석유 성분이라고는 말할 수 없다. 유기 금속 화합물은 석유 속에 용해되어 있고 바나듐, 니켈 및 철의 화합물이 많다. 철 화합물은 장치나 용기의 재료에서 유래한 것이 많다고 생각된다. 본래의 석유 성분이라고 생각되는 바나듐 및 니켈 화합물은 각각 금속으로서 5ppm 정도, 드물게는 100~200ppm 포함되어 있다. 바나듐 화합물은 베네주엘라 원유 등에 많고, 그 연소시에 일어나는 부식이 주목되고 있다. 그리고 금속으로는 구리, 아연, 납 등도 검출되었다.

화학적으로는 주성분인 탄화수소군의 종별, 즉 원유기에 의해 분류한다. 예를 들면, 중동 원유는 파라핀기가 많다. 또 고리 분석법 및 원유 평가법도 원유의 분류에 이용할 수 있다. 상거래 때에는 비중에 의한 분류법이 때때로 사용된다. 예를 들면 일본의 원유는 다음과 같이 분류되고 있다.
구분경질중(中)질중(重)질특중질

<0.830
<0.904
<0.966
0.966~
또한 정성적으로는 황 화합물이 많이 포함되어 악취가 나는 것을 사워 원유, 황 화합물이 적어 냄새가 좋은 것을 스위트 원유라고 불러 구별한다.

증류 기타 각종의 제유법에 의해 분별, 가공, 정제하고 각종의 석유 제품을 제조해서 각각의 용도로 쓰인다. 석유의 사용은 처음 등화용이 많았으나, 19세기 말에 내연 기관이 발명되기에 이르러 그 연료 및 윤활유로서의 사용이 활발하게 되고, 또 석탄 대신에 선박, 발전소, 가정 등의 연로로도 많이 사용하게 되었을 뿐만 아니라 화학적 용도에 쓰이는 것도 증가하고, 석유 화학 공업이라고 불리는 새로운 화학 공업 형태가 출현됐다.

세계적인 1차 오일쇼크는 1973년 10월에 일어났다. 당시 이스라엘과 아랍 국가들 사이에 전쟁이 일어나자 아랍 국가를 중심으로 한 석유수출국기구(OPEC)가 석유 수출을 중단한 것이 원인이었다. OPEC은 이스라엘에 대한 국제적 지원을 차단하기 위해 원유 생산량을 줄이고 미국 등에 대한 수출을 금지했다. 배럴당 3달러에 불과했던 석유 가격이 1974년 1월에는 배럴당 11.65달러로 4배나 치솟았다.

2차 오일쇼크는 1980년에 발생했다. 이란의 이슬람 혁명 이후 석유 수출 중단과 자원민족주의를 표방한 OPEC의 유가 인상 조치가 화근이었다. 1978년 배럴당 평균 10달러였던 유가는 1981년 초 40달러까지 상승했다. 2012년에는 핵개발 의혹을 둘러싼 이란과 미국의 대치가 벼랑 끝을 향해 달려가고 있어 3차 오일쇼크가 시작될 것이라는 달갑지 않은 전망도 나오고 있다.

세계 각국은 부족한 석유 자원을 확보하기 위해 유전 탐사에 온 힘을 쏟고 있다. 우리나라도 예외가 아니다. 우리나라에서 최초로 석유 채굴에 나선 것은 민간인들이다. 일제강점기인 1939년 충북 진천에서 석유광구를 출원해 지하 20m까지 뚫었다. 그러나 아무런 성과가 없었다.
대산 석유화학단지 충청남도 서산시 대산읍 독곶리·대죽리에 있는 임해산업단지. 공공기관에서 조성하고 관리하는 것이 아니라 민간 기업에서 자체적으로 개발한 공업단지이다.
1970년 초 중동 산유국들이 석유 무기화를 내세우면서 경제가 큰 충격에 빠지자 정부는 ‘에너지 자주권’ 확보를 위해 본격적으로 석유 개발에 나섰다. 1976년 1월 박정희 대통령은 연두 기자회견을 통해 “영일만 일대에서 석유가 발견됐다”고 발표했다. 그런데 얼마 뒤 시추장비의 윤활유를 원유로 착각한 것으로 밝혀지면서 없었던 일이 됐다. 이후 더러 가스를 발견하기도 했지만 경제성이 없어 포기하는 과정이 되풀이됐다.

미국은 1820년 처음으로 석유를 생산하는 등 오랫동안 세계 최대 산유국의 지위를 유지했다. 1930년대 이후의 석유 패권은 소비에트 연방과 사우디아라비아가 다퉜다. 현재는 사우디아라비아가 절대 강자의 자리를 차지하고 있다.

석유의 해법은 사막에 있다? 꼭 그렇지만은 않다. 세계 주요 석유 수출국이 중동에 있다고 해서 석유가 사막에만 집중돼 있는 것은 아니다. 세계 석유 매장량 순위 10위권 중 절반은 중동이 아닌 다른 국가에 있다. 캐나다는 사우디아라비아에 이어 석유 부존량 세계 2위다. 석유는 보통 사막 아래 깊은 땅속이나 바닷속에서 솟아난다. 많은 석유기업과 전문가들은 막대한 양의 미발견 석유가 바다에서 나올 것으로 전망한다. 특히 북극은 석유의 신천지로 주목받고 있다.

미국 지질조사국(USGS)의 톰 알브란트는 “미발견 석유의 절반 이상은 깊은 해저에 있고, 그중 절반은 북극해에 있는 것 같다. 지금까지 우리는 북극의 7개 지역밖에 조사하지 못했으며, 아직도 28개 지역을 더 조사해야 한다. 이제 시작일 뿐이다”라고 말했다. USGS에 따르면 북극에는 전 세계 석유 매장량의 13% 수준인 900억 배럴의 석유가 묻혀 있는 것으로 나타났다. 석유 매장량이 최대 1600억 배럴에 달할 것이라는 전망도 있다.
세계 최초로 석유가 시추된 타이터스빌 유전의 광경(1865년)
기체(석유계 천연가스), 반고체, 고체(타르, 피치 등)와 같이 지하에 저류()하고 있는 흑색의 탄화수소류 점액성 물질. 에너지원으로서 석탄과 함께 가장 중요한 화석연료이며 산출상태와 조성은 장소에 따라 전혀 다르다. 지각의 탄화수소 생성에 관해서는 여러 가지 경우가 가능하며, 예를 들면 무기설에서는 금속카바이드에 지하수가 작용하여 생성한다는 설도 있고 또 육상생물 특히 석탄과의 관계를 논한 사람도 있지만, 경제적으로 채취할 수 있는 석유 및 가스의 생성에 대해서는 해양성의 유기물기원으로 여겨진다.

석유를 형성하는 퇴적물은 해양성의 이암(), 석회암이며 이들에 함유된 유기물이 환원되어 사암() 같은 다공질 암석에 저류한다. 유기물의 농축정도는 예외적으로 흑해와 같이 높은 경우도 있지만 오히려 후의 이동에 의해 분리농축 된다. 각 지질시대별로 비교하면 중생대의 저류층()에서 나온 원유의 비율이 63%이며, 주요 유전 중에서도 유전의 규모가 큰 것은 백악기, 다음으로 쥐라기에 집중하고, 삼첩기보다 오래된 지층에 함유되어 있는 유량은 극히 적다. 지리적으로는 중동지구의 유전이 중요하고 백악기가 세계의 80%, 쥐라기가 90%를 차지한다.

당시 이 지구가 적도 바로 아래의 열대해역에 있어서 대양에 면한 얕은 바다라는 조건하에 석유의 근원이 되는 유기물이 다량으로 형성된 것, 백악기 중기부터 말기에 걸친 대규모 지각변동이 석유의 이동이나 집적에 중요한 역할을 했던 것, 이와 같이 집적된 기름이 그 후 지표 온도상승에 의해 분해되거나 또는 유전구조가 파괴되는 일이 없었다는 점 등이 주된 이유이다.

천연산출되는 것을 원유(原油)라고 하며, 이를 정제한 석유제품에는 휘발유·등유·경유·중유·나프타·LPG 등이 있다.
흔히 가정에서는 등유를 석유라 부르기도 한다. 원유의 주성분은 탄소 84∼87%, 수소 11∼14% 정도이고 이외에도 황·질소·산소 등을 소량 함유하고 있다.

원유는 복잡한 화합물로서 화학적 구조가 다양하여 손쉽게 분류할 수는 없으나, 개괄적으로 분류해보면 파라핀납분을 많이 함유하는 파라핀기원유와 아스팔트분을 많이 함유하는 아스팔트기원유(혹은 나프텐기원유)로 나눌 수 있다.
아스팔트기원유로부터는 양질의 아스팔트를 얻어낼 수 있지만 가솔린·등유·경유·윤활유 등은 양질을 얻을 수 없다. 반면에, 파라핀기원유로부터는 아스팔트는 얻을 수 없으나 양질의 가솔린·등유·경유·윤활유와 파라핀납의 제조에는 적당하다.
석유가 생성되는 원인에 대하여는 여러 가지 이론이 있으나 최근에 받아들여지는 이론에 의하면, 석유는 지질시대에 양적으로 많았던 바다생물을 근원물질로 하며, 이 생물유기체가 산소의 공급이 적은 곳에 많이 집적되면서 산화되지 않고 잘 보존되었을 때 생성된다고 한다.

석유가 생성되었다 하더라도 이후 보존이 잘 되고 석유가 이동, 집적됨으로써 경제성 있는 석유광상이 되려면 적당한 지질구조를 갖추어야 한다.

즉, 석유가 포함되는 지층은 석유의 유입이 수월하도록 다공질(多孔質)이면서 침투성이 좋아야 하는 한편, 배사구조(背斜構造: 岩類의 퇴적 후 지각의 변동이나 압력으로 생긴, 낙타의 肉峰과 같이 된 지질 구조)를 이루는 함유층(含油層)의 상하부가 불투수성 암층으로 되어 석유가 집적된 후 다른 곳으로 빠져나가지 않도록 되어 있어야 한다. 일반적으로 함유층 상부의 불투수성 암층을 덮개암(cap rock)이라 하며, 배사구조를 이루는 함유층내에서는 석유 밑에 물이 있어 덮개암과 더불어 석유의 누출을 방지하게 된다.

석유를 탐사할 때는 석유 자체를 찾는 것이 아니라, 우선적으로 이와 같이 석유가 집적되기에 좋은 지질구조를 찾은 뒤에 석유부존 후보지에 시굴정(試掘井)을 뚫어 석유의 존재유무를 확인하게 된다.

세계 석유부존량의 추정값은 대략 2조 배럴이며, 미발견 자원량은 1조 배럴 내외로서 약 40%가 해양에 있다고 본다. 확인매장량은 1975년부터 1986년까지 약 7000억 배럴을 유지하고 있는데, 1986년의 확인매장량을 지역별로 살펴보면 중동지역이 56.8%를 차지하고 있어 석유의 지역적 편재를 알 수 있다. 세계의 연간 석유생산량은 1986년 당시 약 195억 배럴이며, 생산량이 큰 국가순으로 보면 러시아·미국·사우디아라비아·멕시코·영국·중국·이란의 순서이다. 이 중 중동·아프리카지역은 세계전체 생산량의 약 5분의 1을 점유할 뿐 아니라, 자체소비량이 적어 수출능력이 크고 석유생산의 잠재력도 대단히 높아서 중요한 석유공급처의 위치를 차지한다.

석유개발은 석유의 탐사로부터 생산에 이르기까지의 분야를 총칭하며, 이와 관련된 석유산업 부문을 산유 부문(産油部門) 혹은 상류 부문(上流部門)이라 부른다. 석유산업은 석유개발을 담당하는 상류 부문과 이의 수송·정제·판매를 담당하는 하류 부문(下流部門)으로 분류될 수 있는데, 우리나라에서는 아직 상류 부문보다는 하류 부문의 석유산업이 주를 이룬다. 상류 부문은 석유산업 중에서도 이익률이 높은 것으로 알려져 있으나, 아직도 우리나라는 이 분야의 기술을 담당할 수 있는 능력이 미숙하여 해외석유개발시 단순지분 참여에 그치고 있고, 국내 대륙붕탐사에서도 외국회사에 많이 의존하고 있는 형편이다. 이에 대학과 한국동력자원연구소를 중심으로 석유탐사 및 개발기술의 자립화를 위하여 부단한 노력이 경주되고 있다. 한편, 1990년대까지 대한석유개발공사·대한석유공사 등의 석유개발 관련 부서에서는 검층자료 및 탄성파단면해석 등 경제성 평가에 직접 관련된 기술의 배양과 전문인력 양성을 위해 노력해왔으며, 1999년 대한석유개발공사가 한국석유공사로 변경된 이후 국내·해외 대륙붕 탐사 및 개발(국내대륙붕 제6-1광구, 베트남15-1광구, 베트남11-2광구)이 활발해지는 한편 외국 정유사(페루 Petro-Tech사, 캐나다 Harvest Energy사, 카자흐스탄 Sumbe사, 영국 Dana사) 인수에도 적극적인 성과를 얻고 있다.

국내에서 최근에 실시하고 있는 석유탐사는 주로 대륙붕지역에 대한 것들이나 과거에는 내륙지역에 대하여도 실시하였다. 내륙지역에서의 석유탐사 대상지역은 신생대 제3기퇴적암 분포지인 포항분지와 중생대퇴적암의 분포지인 전라남도 해남의 화원반도(花源半島)와 경상남도·경상북도 일원이다.

포항분지에 대하여는 국립지질조사소에서 1964∼1967년 사이에 자력탐사·중력탐사·탄성파탐사에 의한 지하지질구조를 규명하였으며, 광주(鑛主)가 개인적으로 4개공 시험시추를 실시하였다. 또한, 1976년에는 미국회사가 12개 공시추를 실시하였다. 이들로부터 소량의 천연가스와 원유가 발견되었으나 경제성이 없는 것으로 판단되어 이후 포항내륙지역에 대한 석유탐사는 실패한 채 종결을 보았다.

전라남도 화원반도 우항리(牛項里) 셰일층 내에서 반고체상유질물이 함유되어 있음이 과거부터 알려져 왔다. 이에 대한 분석결과 질은 나쁘지 않으나 분포상태에 따른 부존량으로 미루어볼 때 경제성이 없다고 판단되었다.

경상남도·경상북도 지역에 대하여도 석유탐사가 1977년부터 5개년 계획으로 자원개발연구소에서 실시되어 왔으나, 현재로서는 유기물의 함량이 적고 탄화수소화도(炭化水素化度)가 매우 낮아 석유생성의 가능성이 희박한 것으로 보고 있다.
현재 우리나라에서 실시하고 있는 석유개발사업은 국내 대륙붕탐사와 해외유전 개발에 있다. 1968년 국내에서 실시된 해외물리탐사 결과로 서·남해를 포함한 한반도 연안 대륙붕에는 두꺼운 제3기 퇴적층이 광범위하게 분포되어 있음이 개략적으로 밝혀졌다.

이후 이들 해역을 7개 광구로 나누었는데, 제7광구와 그 주변을 한일공동개발구역으로 정하여 이 지역을 9개의 소광구로 세분하였다. 1972년부터 1986년까지 외국석유회사들과 함께 14개공의 탐사시추를 실시하였으나 경제성 있는 석유 또는 천연가스를 발견하지는 못하였다. 그러나 이것만으로는 우리나라 대륙붕 내에서 석유부존 가능성이 많은 지층의 구조적 특성을 명확히 파악하기에 부족한 일이므로 1990년대 중반까지 물리탐사 2만L―㎞를 포함하여 기초시추 10개 공과 유망구조에 대한 탐사시추 20여개 공이 시추될 예정이다.

근래의 시추 결과 국내대륙붕에서의 성공사례로는 1987년 12월 유공에서 실시한 6광구시추로서 천연가스를 발견한 일이다. 이에 대해서는 향후 유전개발 가능성을 정밀히 검토할 예정이다.

우리나라의 해외유전개발은 한국석유공사에 의해 활발히 추진되고 있으며, 이에 대한 정부의 석유개발기금 융자지원이 한국석유공사를 통하여 운용되고 있다.

해외유전개발의 효시가 되는 인도네시아의 마두라유전개발은 경제성이 불투명하였으나, 그 당시 유공·현대·삼환·대한석유개발공사가 기술제휴하여 참여했던 북예멘의 마라브유전은 좋은 성과를 얻었다. 이밖에도 럭키금성·경인에너지·유공 등이 인도네시아와 수단 등지에서 탐사를 진행하였다.

국내수요의 석유제품이 1964년부터 생산되기 시작하였으나 석유산업 초기에는 자본·기술의 부족으로 국제석유자본들과 합작투자관계를 맺었다. 그러나 석유파동 이후 안정된 원유공급을 위하여 외국 메이저(Major)를 통한 원유도입량을 대폭 감소시켰으며, 산유국과의 직접거래와 원유도입선의 다변화를 꾀하였다.

현재 SK에너지, GS칼텍스, S-OIL, 현대오일뱅크 등이 원유의 도입·정제·비축업무와 석유제품의 판매·수출업무를 담당하고 있으며 이들에 의한 연간 원유도입량은 2억 3000만 배럴 정도이다. 이 중 중동으로부터의 원유도입이 60%를 차지함으로써 1970년대의 100%에 비할 때 원유도입선이 다변화되었음을 볼 수 있다. 또한 도입형태는 장기계약을 원칙으로 하여 안정공급을 꾀하고 있다.

석유는 액체로서 운반과 사용이 용이할 뿐 아니라 발열량이 높고 비교적 깨끗이 연소한다. 또한 석유파동 전까지는 비교적 저렴한 가격으로 대량공급되었으므로 1차 에너지원의 주된 위치를 차지하였다. 석유는 가정과 산업에서 취사·난방에 편리한 연료로 사용되어 소비에너지 중 차지하는 비중이 약 20%인데, 이 중 특히 등유·경유가 각각 20%, BC유·LPG가 각각 30% 정도이다. 오늘날은 LNG의 보급과 연료의 고급화현상으로 앞으로 큰 수요증가를 보이지는 않겠으나 LPG는 수요급증이 예상된다.

석유를 원료로 하는 내연기관은 수송능력을 증대시킴으로써 인적·물적 교류를 활발하게 하였다. 우리 나라는 1980년대에 들어와 승용차의 보급이 급증하여 전반적인 에너지의 석유의존도 감소현상과는 달리 휘발유·경유 등 수송용석유의 수요가 큰 증가를 보이고 있다. 에너지로서의 구실 못지않게 중요한 석유의 구실은 석유화학공업에서 탄화수소원이 되는 것인데, 석유를 이용하여 다양한 합성물질을 만들 수 있고 저렴한 일상용품을 대량공급시키는 데 편리하다. 이렇듯 석유를 이용하여 만들어지는 용품·용구들은 이를 사용하는 기술의 발달과 더불어 생활의 윤택함을 제공하게 되어 자연물과는 다른 경험을 인간에게 줌으로써 인간의 의식영역을 넓혀주고 있다.

석유를 사용할 때의 부정적 측면은 석유연소시 발생하는 유해가스와 석유화학공업에서의 산업폐기물에 있다. 따라서 이의 해결을 위해 저유황유(低硫黃油) 및 무연휘발유(無鉛揮發油)의 사용이 의무화되고 있으며 석유화학폐기물 처리의 대응책도 강구되고 있다.

유전,[ oil field , 油田 ]
석유를 함유한 하나 또는 몇 개의 지층이 단일 지질구조(地質構造)에 지배되어 존재하는 지역.
석유 생기는 지표면, 꼭여기만이라고 단정할수는없음,
유전이 많이 존재하는 지역을 유전지대라고 한다. 유전과 같은 종류의 가스전(田)이라는 말도 있으나, 일반적으로는 석유에 가스가 수반되는 일이 많다.

지질구조는 석유·가스를 함유하는 유층(油層)과, 그 상부를 덮는 피복층(被覆層)으로 이루어진다. 유층은 다공질(多孔質) 암석, 예를 들면 사암(砂岩)·석회암 등으로 이루어지며, 암석의 공극률(孔隙率)은 20~30%가 보통이다. 암석 내의 침투율도 크다. 유전의 상부는 가스나 유체(流體)가 투과하기 어려운 암석으로 덮여 있는데, 이것을 덮개암(cap rock)이라고 한다.

이러한 유층은 기름·가스가 집적하기 알맞은 구조로 되어 있으며, 지질학적으로는 이 구조를 트랩(trap)이라고 하는데, 층위(層位) 트랩, 구조 트랩, 층위·구조 트랩으로 분류된다. 층위 트랩은 불침투성 암석 속에 침투성인 사층(砂層) 등이 렌즈 모양으로 존재하는 경우이다. 구조 트랩은 배사구조(背斜構造)나 단층에 의해서 유층이 차단된 것을 가리킨다.

또, 암염(岩塩)이 돔(dome) 형태로 솟아올라 생긴 관입체(貫入體)의 주변 구조도 구조 트랩에 속한다. 유전의 성립에는 석유의 근원물질이 유전 부근에 존재한 경우와 석유 그 자체가 이동하여 집적한 경우를 생각할 수 있는데, 어느 경우에나 석유가 생성·집적하는 데 알맞은 환경이었을 것으로 생각된다.

석유는 오랜 지질시대를 통해서 생성되므로, 그 동안에 여러 차례 해침(海侵)·해퇴(海退)가 반복되고, 또 몇 차례에 걸쳐 습곡작용을 받았다. 유전의 지질구조 중에서 가장 일반적인 것은 배사구조이며, 세계 유전의 90% 이상이 이에 속한다.

참조항목,

역참조항목,

카테고리,
출처 & 참고문헌,
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[석유는 사막에서만 난다? (의심 많은 교양인을 위한 상식의 반전 101, 2012.,.)
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[자원공학개론』(서울대학교 자원공학과, 1986)
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[석유연보』(대한석유협회, 1984)
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[유전 [oil field, 油田] (두산백과)

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