셰일가스 개발 현황과 파급효과 전망

셰일가스 개발 현황과 파급효과 전망

제 29 회 한국공학한림원 에너지포럼2012. 7. 4.

김 기 중에너지경제연구원

Ⅰ . 셰일가스란 ?

Ⅱ. 셰일가스 생산기술의 특징

Ⅲ. 셰일가스 매장량 및 생산비

Ⅳ. 미국 내 셰일가스 개발동향

Ⅴ. 미국 외 지역 셰일가스 개발동향

Ⅵ. 지역별 셰일가스 개발 여건

Ⅶ. IEA 의 비전통가스 개발확대 시나리오 분석

Ⅷ. 천연가스시장의 특성 및 가격동향

Ⅸ. 셰일가스 개발확대의 파급효과 전망

Ⅹ. 셰일가스 개발확대 대응방안 (?)

목 차목 차

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Ⅰ. 셰일가스란 ?Ⅰ. 셰일가스란 ?

전통가스는 배사구조 내 석유와 함께 생산되는 수반가스와 가스만으로 생산되는 건성가스로 구분 비전통가스는 암석 또는 탄층의 미세한 틈새에 존재하는 천연가스로서 , 지층의 종류에 따라

셰일가스 ( 혈암 , shale rock), 치밀가스 ( 사암 , tight sand), 탄층가스 ( 석탄층 , coal-bed) 등으로 구분

전통가스와 비전통가스는 개발방식이 다를 뿐 , 화학적 조성은 동일 전통가스는 생산수율 증대 등 필요에 따라 가스의 재주입이 가능하나 , 비전통가스는 암석의 균열 ,

파쇄 등 방법으로 생산하므로 재주입이 불가

Ⅱ. 셰일가스 생산기술의 특징 (1)Ⅱ. 셰일가스 생산기술의 특징 (1)

수평시추와 수압파쇄 공법 적용으로 생산량 급증가스저장층을 따라 굴착하는 수평시추 공법

(horizontal drilling) 과 고압 (500~1,000기압 ) 의 물을 분사해 혈암을 파쇄하는 수압파쇄(hydraulic fracturing) 공법 적용

수압파쇄는 1940 년대 , 수평시추는 1970년에 석유산업에서 적용

미국 Barnett 셰일지구에서 1999 년 최초로 두 가지 기술을 복합적용하여 상업생산에 성공

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Ⅱ. 셰일가스 생산기술의 특징 (2)Ⅱ. 셰일가스 생산기술의 특징 (2)

전통가스와 다른 개발 공법의 적용으로 비전통가스는 환경문제를 야기토지 , 수자원 관련 문제

식수원 오염 , 수자원 부족 , 토지 훼손 , 지진 유발공급인프라 관련 문제

가스누출에 따른 온실가스 ( 메탄 ) 발생 중질분 위주 생산정의 경우 수반가스 처리시설 및 파이프라인 인프라 부족 시 소각 (flaring) 에

의한 대기오염

생산 정제천연가스 전통가스 0.001~0.01

전통가스 ( 파쇄 수반 )

0.005~0.05

치밀가스 0.1~1

셰일가스 2~100

석유 전통석유 0.01~50 5~15

전통석유 ( 파쇄 수반 )

0.05~50 5~15

치밀오일 5~100 5~15

< 자원개발 시 소요 수자원량 비교 > ( 단위 :

m3/Terajule)

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Ⅲ. 셰일가스 매장량 및 생산비Ⅲ. 셰일가스 매장량 및 생산비

국가명전통가스 셰일가스

매장량( 조㎥ )

비중(%)

매장량( 조㎥ )

비중(%)

미국 /캐나다 9.4 5 35.4 19

중국 2.8 2 36.1 19

유럽 18.3 10 17.7 9

러시아 44.8 24 - -

중동 75.8 41 - -

세계 187.1 100 187.4 100

전통가스 셰일가스 CBM

미국 3-7 3-7 3-7

유럽 5-9 5-10 5-9

중국 4-8 4-8 3-8

러시아 0-2/3-7* - 3-5

카타르 0-2 - -

< 전통가스와 셰일가스 매장량 비교 > < 천연가스 개발 · 생산비 비교 (2010-US$/MMBtu) >

* 낮은 비용은 서시베리아 및 볼가 - 우랄지역 , 높은 비용은 동시베리아 , 해상가스전 , 북극해 등 해당

자료 : IEA, Golden Rules for a Golden Age of Gas, May 2012.

셰일가스 확인매장량은 187.4 조㎥로 전세계가 60 년간 사용 가능한 양 (EIA)

열량 환산 매장량 : 셰일가스 1,687 억 toe, 전통가스 1,684 억 toe, 석유 1,888 억 toe

현재 확인매장량은 31 개국을 대상으로 조사한 것으로 , 앞으로 더욱 확대될 수 있으며 , 세계 잠재매장량은 635 조㎥로 추정 (200 년간 사용 가능 , ARI 추정 ). IEA 는 2011 년말 기준 가채매장량 208 조㎥ 추정

셰일가스 개발 · 생산기술발전으로 생산비는 전통가스 개발 · 생산비 수준에 접근

자료 : EIA, BP.

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Ⅳ. 미국 내 셰일가스 개발동향 (1)Ⅳ. 미국 내 셰일가스 개발동향 (1)

2011 년 셰일가스 생산량은 6.4tcf( 약 1.3 억 LNG 톤 ) 로서 천연가스 총생산의 28% 추정 . 2035 년 50% 까지 확대 전망

미 에너지정보청 (EIA) 의 천연가스 가격 전망은 매년 하향조정 추이를 보임 . 이는 셰일가스의 생산 증대 전망에 기인2030 년 Henry Hub 가격전망치 변화 : $9/MMBtu (2009 년 전망 ) → $8/MMBtu (2010 년

전망 ) → $6 중반 /MMBtu (2011 년 전망 )

자료 : EIA, FGE

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Ⅳ. 미국 내 셰일가스 개발동향 (2)Ⅳ. 미국 내 셰일가스 개발동향 (2)

셰일가스 생산이 본격화한 2008 년 이후 천연가스 가격과 전력가격이 동반하락 추세를 보임 .

PJM 시장의 2012 년 1/4 분기 전력도매가격은 2008 년 1/4 분기 대비 55% 하락($69.35→$31.21/MWh)

전력도매가격 하락은 가스가격 하락과 이상난동이 원인 가스가격 하락으로 석탄발전 비중 감소석탄발전 비중 2008 년 3 월 51% → 2012 년 35%

가스발전 비중 30% 까지 육박 . 원전 비중은 일정 수준 유지

< PJM, HH 및 발전용 가스 구입단가 > < 전원별 발전량 변화 추이 >

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Ⅳ. 미국 내 셰일가스 개발동향 (3)Ⅳ. 미국 내 셰일가스 개발동향 (3)

2000 년대 들어서 국내 생산량 감소 및 캐나다의 수출여력 감소로 LNG 수입을 개시했으나 , 현재는 셰일가스 등 비전통가스의 생산 증대로 LNG 수출을 검토 중

금년 5 월 현재 총 14 개 프로젝트 (1 억 2,900 만톤 /년 ) 가 제안된 상태이며 , 이 중 Cheniere사의 Sabine Pass LNG 프로젝트는 FTA 및 Non-FTA 국가에 대한 수출승인을 득한 상태

미국의 FTA 체결국 : 캐나다 , 칠레 , 도미니카 공화국 , 멕시코 , 칠레 , 한국 2018 년 이전 공급가능 물량은 최대 4,000 만 ~5,000 만톤 수준 전망아 · 태시장 현물가격 기준 10% 수익률 확보 가능 프로젝트는 Sabine Pass, Cameron,

Freeport, Lake Charles 이며 , 이들 프로젝트의 액화용량은 5,000 만톤 /년 정도

자료 : Wood Mackenzie, 2012. 5.

< 아시아와 미국 가스가격 전망 >

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2009 년 ($59.0) → 2010 년 ($74.9) → 2015년 ($86.8) → 2020 년 ($98.7) → 2035 년($113.7)

2008 년 ($12.2) → 2010 년 ($4.4) → 2020 년 ($5.4) → 2035 년 ($7.1)

거시경제적 영향거시경제적 영향

천연가스 가격 ($/MMBtu)

천연가스 가격 ($/MMBtu)

석유 가격 ($/bbl)석유 가격 ($/bbl)

석유화학 및 발전 부문석유화학 및 발전 부문

- 2035 년 세계최대 가스생산국

- 수입국에서 수출국으로 전환 ( 순수입 : 71bcm -33bcm)

- 총 천연가스 중 셰일가스 비중 2035 년 50% 까지 증가

- 2035 년까지 $1.9 조 투자예상

Shale Gas & Shale Oil

석유화학 산업 - 저렴한 원료 · 유틸리티 비용으로 국제경쟁력 강화 - 에틸렌 생산원가 (2005 년→ 2010 년 ): 북미 580달러 /톤 → 510달러 /톤 , 동북아 190달러 /톤 → 560달러 /톤

발전산업 - 온실가스 배출이 적고 저렴한 가스가 석탄 대체

기타 에너지집약 산업 - 연료비 절감으로 국제경쟁력 강화

산업생산 증대 등 경기회복 ( 특히 , 석유화학산업계 투자 및 고용증대 )

고용창출 2010 년 (60 만 ) → 2015 년 (87 만 ) → 2035 년 (160 만 )

셰일가스의 GDP 증가 기여분 2010 년 ($760 억 ) → 2015 년($1,180 억 ) → 2035 년 ($2,310 억 )

Ⅳ. 미국 내 셰일가스 개발동향 (4)Ⅳ. 미국 내 셰일가스 개발동향 (4)

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Ⅴ. 미국 외 지역 셰일가스 개발동향Ⅴ. 미국 외 지역 셰일가스 개발동향

독일 ExxonMobil 은 셰일가스광구 임차 선도기업이며 , 5 개의 시험정 시추 Realm Energy, BNK Petroleum, 3Legs Resources, BG 등이 셰일가스 탐사권 보유

프랑스 Total 이 미국의 Devon 과 함께 셰일가스 탐사 진행 다수의 기업들이 프랑스 남동분지의 셰일가스 탐사 개시

영국 Euro Energy 및 Cuadrilla Resources 가 탐사정 시추 Island Gas, Celtique Energy 는 탐사권 확보 Eden Energy 사 ( 영 ) 는 탐사권 확보 후 공동투자자 물색 중

폴란드

폴란드 국영가스기업인 PGNiG 와 ConocoPhillips, Chevron, Marathon 등 메이저들이 Baltic 분지에 있는 셰일광구 임차

가장 적극적인 기업은 Lane Energy Poland 의 자회사인 3Legs Resources 로 ConocoPhillips와 함께 셰일가스 탐사정 시추

중국

중국 국가에너지청 (NEA) 은 12 차 5 개년 셰일가스계획 (2012.3) 에서 2015 년경 셰일가스 생산목표 6.5bcm 설정 , 2035 년 가스생산의 62% 셰일가스 차지 전망

국토자원부가 셰일가스연구센터 (National Gas Shale Research Center) 설립 PetroChina, Sinopec 시추안 분지에 셰일가스 탐사정 시추 CNOOC 는 미국 Chesapeake 사의 Eagle Ford 셰일자산 지분 33% 매입 (10.11) CNPC 는 Shell 사의 캐나다 BC 주 Groundbirch 셰일자산 지분 20% 매입 (12.2) Sinopec 은 Devon Energy 의 5 개 셰일광구 지분 33% 인수 . 수압파쇄기술 회사인

프랙테크 지분 30% 인수 추진 중

유럽은 아직 상업생산 단계에 이르지 못했으나 , 광구분양 , 탐사 추진 중

중국은 세계 최대 셰일가스 매장국이며 , 대규모 개발 목표 수립과 기술획득을 위해 미국에 진출

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Ⅵ. 지역별 셰일가스 개발 여건Ⅵ. 지역별 셰일가스 개발 여건

미국 중국 유럽

수자원 문제

수자원은 풍부하나 수압파쇄공법 관련 개발규제 강화

수자원이 부족한 타림 , 중가르 , 차이담 분지 등에 자원량이 많음 .

수압파쇄공법 금지 등 개발규제 강화

EU 수질관리기본지침 , 지하수관리지침 , 신화학물질관리제도

토지소유권 광물권 및 지상권이 개인

소유 광물권 및 지상권 정부소유 광물권 및 지상권은

정부주도가 일반적

지질구조

이미 다수 가스전 개발 및 생산 중

상대적으로 지표조건이 불량하여 well design 불리

미국보다 깊은 가스전 심도 및 복잡한 지질구조

인프라 확보 인력 , 시추장비 및

배관인프라 풍부 약 2,000 개의 시추장비

인력 , 시추장비 및 파이프라인 인프라 미흡

셰일가스 시추장비 미흡 가스수송 인프라 확충 필요

기술 확보 첨단기술 확보 및 메이저

기업 진출 기술확보를 위해

메이저들과 기술협력 추진 첨단기술 적용 가능

규제제도 자유경쟁시장으로

기술개발 및 생산 활발 국영기업 중심 산업구조로

자금조달 애로 가능성 대두 가격제도 개혁 필요

중부 · 동유럽 국가의 정부주도 가스시장 독점으로 고비용 생산 우려

유럽 , 중국 등은 수자원 , 토지소유권 , 인구밀도 , 지질구조 , 인프라 확보 , 시장규제제도 등의 차이로 2020 년 이후에나 셰일가스 개발이 본격화될 전망

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Ⅶ. IEA 의 비전통가스 개발확대 시나리오 분석 (1)Ⅶ. IEA 의 비전통가스 개발확대 시나리오 분석 (1)

1.Golden Rules Case (GRC): 환경 보존 등 관련 조건들이 충족되어 비전통가스자원 개발이 확대 세계 비전통가스 ( 주로 셰일가스 ) 생산량은 2035 년 1.6tcm 으로 증가

2010 년 비전통가스 생산량 대비 세 배 이상 증가 국제 가스시장에서 미국이 핵심적 역할을 하고 중국은 메이저 생산국으로 부상 가스가격 하락 , 투자촉진 , 고용창출 세계 가스수요는 2035 년까지 50% 이상 증가 Golden Rules 적용 시 평균 생산비는 7% 상승하나 최적화를 통해 상쇄 가능

2.Low Unconventional Case (LUC): 대중적 수용성 부족으로 비전통가스자원 중 적은 비중만 개발 2035 년까지 전반적인 비전통가스 생산은 현재 수준을 약간 상회하는 수준으로 전망 높은 가격과 낮은 가용성으로 세계 에너지믹스에서 가스의 경쟁력은 낮아짐 .

에너지관련 CO2 배출량은 GRC 보다 1.3% 높음 .Golden Rules: 지역사회와의 소통 , 투명성 , 시추지역 선정 최적화 , 수자원 오염 최소화 , venting, leaking, flaring 최소화 , 규모의 경제의 극대화

⇒ 비전통 가스자원 개발기술의 ‘대중적 수용성’을 확보하여 동 사업의 ‘사회적 운영권 (social license to operate)’ 을 획득하기 위한 필요조건들을 지칭

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GRC LUC 세계 에너지믹스에서 가스 비중은 2035 년 25% 로

상승 (1 차 에너지원 중 석탄을 제치고 2 위로 부상 )

총 가스 생산량에서 비전통가스 비중은 2035 년 32%로 증가 ( 현재 14%)

비전통가스 생산 증가량의 대부분은 2020 년 이후 발생 예상 러시아 , 중동의 수출은 20% 증가하나 점유율은

45% 에서 35% 로 감소

세계 에너지믹스에서 가스 비중은 2035 년 22%( 석탄보다 낮은 비중 )

지역 간 가스 교역량의 증대 북미지역에서 상당한 LNG 수입수요

전망 전통 가스자원보유국 지위 강화

< 수급 >

Ⅶ. IEA 의 비전통가스 개발확대 시나리오 분석(2)Ⅶ. IEA 의 비전통가스 개발확대 시나리오 분석(2)

< 가격 >

GRC LUC 신정책

2010 20202035

20202035

2035

미국 4.4 5.4 7.1 6.7 10.0 8.2

유럽 7.5 10.5 10.8 11.6 13.1 12.2

일본 11.0 12.4 12.6 14.3 15.2 14.2

( 단위 : 2010-US$/MMBtu)

GRC 와 LUC 간의 가격차는 천연가스 공급능력 차이에 기인

GRC 에서는 비전통가스 공급증대로 가스가격이 하락

LUC 에서는 가스공급능력 부족으로 2011년 신정책 시나리오 하의 가격전망보다 오히려 높게 나타남 .

시나리오별 국제 파급효과시나리오별 국제 파급효과

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Ⅷ. 천연가스시장의 특성 및 가격동향(1)Ⅷ. 천연가스시장의 특성 및 가격동향(1)

세계 천연가스 교역은 PNG(pipeline natural gas) 와 LNG 형태로 구분 LNG 교역 비중은 20% 대에 머물다가 2007 년 30% 에 도달 . 2011 년 32% 로 향후 더욱

증가 전망 국제 LNG 시장은 아 · 태 , 유럽 , 북미 등 3 개 시장으로 분리

아 · 태시장 : 한국 , 중국 , 일본 , 대만 등 주요 LNG 수입국 집중 . LNG 수입의 80~90% 는 유가에 연동된 가격공식하의 중장기 계약 . 셰일가스 이용을 위해서는 LNG 형태의 교역 필요

유럽시장 : 러시아 PNG 의존도 ( 약 30%) 감소를 위해 LNG 도입 확대 중 . LNG 계약가격은 유가 또는 중유 등 대체연료의 바스켓에 연동 . 유럽의 LNG 현물가격은 기온 , 아 · 태시장 현물 수요 , 대륙의 PNG 공급여력에 따라 등락

북미시장 : 역내에서는 PNG 형태로 교역이 이루어지며 , LNG 수입가격은 역내 시장가격(Henry Hub 가격 ) 에 연동하여 결정

Unit: bcm

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Ⅷ. 천연가스시장의 특성 및 가격동향(2)Ⅷ. 천연가스시장의 특성 및 가격동향(2)

미국 : 셰일가스 생산 확대 및 이상난동으로 2011 년초 MMBtu 당 4.54달러이던 Henry Hub 가격이 2012 년초 10 년 내 최저수준 (2.10달러 ) 이하로 하락

유럽 : 2010 년 이후 수급 사정에 따라 계약가격과 현물가격이 유사한 수준을 유지하였으나 , 2011년 동절기는 온난한 기후로 현물가격이 계약가격을 하회

아태지역 : 일본 원전사태 이후 현물가격이 장기계약가격보다 가파르게 상승

⇒ 아시아 프리미엄을 완화하고 가스수급 상황에 따른 가격결정을 위해 미국 LNG 도입 추진 중

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Ⅸ. 셰일가스 개발확대의 파급효과 전망Ⅸ. 셰일가스 개발확대의 파급효과 전망

국제 파급효과 국내 파급효과

LNG 수출 프로젝트 확대 및 천연가스 가격의 하향 안정화

아 · 태 LNG 시장에서 가격하락 및 계약의 경직성 다소 완화 가능

에너지자원의 무기화를 부분적으로 약화 전반적인 가격 하향안정화 및 수급 안정으로

각국의 가스이용 정책 재평가 에너지플랜트용 강재 수요 증가 , 가스원료

중심의 석유화학산업 성장 등 천연가스 전후방 연관산업 시장구조 변화 가능

도입 부문 도입선 다변화로 도입협상력 증대 LNG 도입 유연성 제고 및 저가 LNG 도입 국내 기업의 천연가스 개발 · 도입 사업 확대

발전 부문 전원믹스 변화 , 민간참여 확대 석유화학 부문 북미 , 중국의 원료비 · 연료비 하락으로 고유가

지속 시 내국기업의 경쟁력 하락 철강 부문 강재수요 증가 , 미 · 중의 철강제조원가 하락

유가 수준 환경규제기준 , 관련 기술의 개발 · 적용 및 생산비 상승 메이저들의 LNG 시장 분리 유지 및 가스가격 결정 정책 저열량 LNG 수요 및 미국시장가격 노출 위험 선호도

미국 내 가스수요 및 LNG 수출정책 변화 가능성

세계적인 셰일가스 개발 확대

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Ⅹ. 셰일가스 개발확대 대응방안 (?)Ⅹ. 셰일가스 개발확대 대응방안 (?)

개발 부문 도입 부문

자원개발 , 플랜트 및 LNG 사업 연계 진출 자산매입 , 전문인력 확보 · 양성을 통한

기술력 제고 자원개발 공기업과 민간기업 간 시너지 효과를

확대하는 비전통 에너지자원 개발 방안 수립 미국의 셰일가스 생산 확대에 따른 에너지 플랜트용 강재 수요를 활용하기 위해 고부가가치 특수강 부문 진출

저가 및 유연한 물량 확대 도입 도입선 다변화로 도입협상력 증대 단순도입 이외에 고부가가치 상류부문 진출 LNG 트레이딩 사업 등 신규 사업 진출 다양한 사업자의 참여 확대 및 사업모델 개발 도입조건 개선효과를 극대화하기 위한 설비 확충 미국산 LPG 생산증대를 지렛대로 CP 인하

유도

발전 부문 석유화학 부문

발전용 천연가스 이용 확대 가능성 및 정도 등을 파악하여 전력공급능력 확충방안 마련

원자력 , 신재생 등 장기전원믹스 최적화

원료다변화를 위한 시설 보완납사 이외에 콘덴세이트와 LPG 사용

납사로부터 경쟁력 있는 downstream 전개고부가 PE 제조 , 에틸렌으로 고부가 올레핀 ,

방향족 화합물 제조 미국내 셰일가스 직접 활용에탄크래커 설비 인수 · 신설을 통한 현지사업화석유화학공정 패키지화를 통한 국외가스전 개발

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< 참고 > Sabine Pass LNG 와 기존 LNG 가격 비교 ( 예시 )< 참고 > Sabine Pass LNG 와 기존 LNG 가격 비교 ( 예시 )

Henry Hub-priced LNG delivered cost = 115% × Henry Hub price + $3.00 + shipping cost

Assuming Henry Hub price stays at or below $6/MMBtu and an LNG price formula of

14.85% of JCC + $0.75, oil price exposure becomes capped at around $85/bbl.Henry Hub Price ($/MMBtu)

5.00 6.00 7.00

FOB Price ($/MMBtu) 8.75 9.90 11.05Shipping to Korea ($/MMBtu) 3.50 3.50 3.50DES Price ($/MMBtu) 12.25 13.40 14.55Compared to a formula of 14.85% JCC + $0.75JCC@0.1485 slope ($/bbl) 77.44 85.19 92.93

$/bbl $/MMBtu

Henry Hub

JCC

< Henry Hub 가격과 JCC 가격 추이 >

감사합니다 .