석유이야기-대한석유협회

에너지(Energy)는 “물체가 지니고 있는 일을 할 수 있는 능력

에너지의 종류로는 화학반응에 의해 다른 에너지로 변형되는 화학에너지
높은 곳에 있는 물체가 가지고 있는 위치에너지
운동하는 물체가 가지고 있는 운동에너지
원자핵이 분열 또는 융합할 때 방출되는 원자력에너지
물질을 태우거나 마찰시킬 때 발생하는 열에너지 기타 빛에너지, 압력에너지, 전기에너지 

「에너지원(Energy Source)」이란 열에너지, 빛에너지, 운동에너지를 얻을 수 있는 화석연료(Fossil Fuel)
 핵분열 및 대체에너지로서 수력발전, 태양에너지, 풍력에너지, 조력에너지, 지열에너지

에너지원은 재생여부에 따라 재생에너지와 재생불가능에너지로 분류
재생에너지(Renewable Energy)는 태양력, 수력, 풍력, 조력, 지열 등 

재생불가능에너지(Nonrenewable Energy)는 석탄, 석유, 천연가스, 핵연료 등 한 번 사용하고 나면 쉽게 보충할 수 없는 에너지원으로 주로 화석연료

에너지원은 1차에너지(Primary Energy)와 최종에너지(Final Energy)로 구분된다.
우리나라는 2018년 기준 1차에너지중 석유가 38%, 석탄이 29%, 천연가스가 17%를 차지하고 있다. 과거 1990년대 초반 63%에 달했던 석유의 비중은 천연가스의 사용확대로 점차 감소하고 있지만 아직도 1차에너지원 중 석유는 굳건히 주종에너지원으로 자리매김하고 있다.

일반적으로 석유(Petroleum 또는 Oil)는 천연적으로 산출되는 액체 탄화수소의 혼합물이다.
이 석유를 천연적으로 산출된 것 = 원유(原油, Crude Oil)
이를 정제한 것 = 석유제품(Petroleum Products)
석유제품은 용도에 따라 LPG(액화석유가스), 나프타, 휘발유, 등유, 경유, 중유, 윤활유, 아스팔트 등으로 분류된다.

 어둠을 밝히는 용도/취사용/수송용 연료/ 석유화학공업의 원료/나일론 합성섬유/화학섬유로 된 스타킹/지퍼/엔지니어링 플라스틱/아스피린/윤활유/플라스틱 배터리/플라스틱 콘덴서/플라스틱 섬유/플라스틱 종이

주성분이 탄화수소라는 점에서 천연가스와 함께 탄화수소연료
생성에 따른 분류로써 석탄과 함께 화석연료(Fossil Fuel)에 포함

탄화수소 분자는 종류가 매우 많고 가공에 의해 용도에 맞게 거의 무한대로 분자 구성의 변화가 가능하다. 

원유를 정제하는 과정에서 에너지를 생산하는 목적으로 쓰이는 탄화수소 ‘연료’
기계의 마찰을 줄이기 위해 사용하는 윤활유
제외한 석유화학제품은 탄소가 주성분인 유기화합물이다. 탄소가 사슬처럼 이어져서 만들어진 메탄, 에탄, 프로판과 메탄올과 같은 ‘지방족’ 화합물도 있고, 6각형의 고리 모양을 이루고 있는 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 페놀, 아닐린과 같은 ‘방향족’ 화합물도 있다.

석유를 지표로 끌어 올렸을 때 1기압 15℃ 표준상태에서의 석유의 용적을 말한다.
원시매장량이란 유층 내에 있는 석유의 총량을 말하며,
가채매장량이란 유층 내의 석유 중 지상으로 끌어올릴 수 있는 생산 가능한 석유의 총량을 의미
원시매장량에 대한 가채매장량의 비율을 회수율
회수율은 기술이 발달하고, 유가가 올라갈수록 높아진다.
매장량의 개념 중 일반적으로 가장 많이 쓰이는 것이 확인매장량(Proved Reserve)이다.
확인매장량은 이미 발견된 유정의 매장량 중 현재의 기술과 비용으로 생산이 가능하다고 판단되는 추정물량을 말한다. 

석유 매장량에서 최대 관심사는 “현재와 같은 규모로 생산할 경우 앞으로 몇 년이나 더 쓸 수 있을까”이다.
앞으로 생산 가능한 기간을 가채년수라고 한다. 이것은 확인 매장량을 그 해의 연간 생산량(Production)으로 나눈 숫자이다. 1950년대부터 현재까지 석유소비량은 상당히 늘어났음에도 불구하고 석유의 가채년수는 지금까지 40년을 유지하고 있다. 이 때문에 석유고갈에 대한 우려는 실체가 없는 기우에 지나지 않는다고 평가 받기도 한다.

그렇다고 해서 석유매장량에 대한 낙관은 금물이다. 석유는 기본적으로 재생이 불가능한 화석연료이며, 석유위기는 고갈시점에 오는 것이 아니라 생산이 정점에 달하여 수요증가를 충족시킬 수 없을 때에 비롯되기 때문이다.

그렇다면 현재 지구상에는 얼마만큼의 석유가 매장돼 있을까? BP(British Petroleum)의 2018년 통계에 의하면, 세계 원유 확인매장량은 2017년 말 기준으로 1조 6,966억 배럴로 추정되었다.

이는 현재와 같은 생산 수준으로 약50년을 생산해낼 수 있는 양이다. 확인매장량 가운데 48%가 중동지역에 분포
반면 세계 석유소비의 약 45%를 차지하는 미국, 중국, 인도, 일본, 러시아 등 5개 국가의 매장량은 세계 총 매장량의 약 11%에 불과
석유수출국기구(OPEC)은 여전히 세계 석유매장량의 약 72%를 차지하고 있어 과거에 비해 매장량 점유율이 낮아지긴 하였으나, 여전히 생산량 조절 등을 통하여 국제석유시장에서 큰 영향력을 유지하고 있다.

2000년대 후반에 미국에서 셰일오일의 개발과 생산에 성공하였고 수출 등으로까지 이어지고 있다. 미국에서의 셰일오일 개발은 전세계 셰일오일 매장량을 보유하고 있는 여타 지역국가들의 적극적인 관심을 불러오고 있으나 미국과 캐나다 등 북미지역을 제외하고 아직까지 다른 지역에서는 별다른 진전을 보이지 못하고 있다. 북미지역에서 셰일오일의 대규모 생산으로 2014년 중반경 이후 세계석유시장에서 유가수준은 당시 배럴당 100달러 수준에서 40달러 내외 수준으로까지 크게 떨어졌다.

원유가 매장되어 있는 유전(Oil Field)에서는 원유와 함께 존재하는 수반가스가 산출된다. 가스만 매장되어 있는 곳(Gas Field)도 있는데, 이 가스를 천연가스(Natural Gas)라고 하며, 천연가스가 가스전의 내부 압력으로 인해 액체상태로 변하기도 하는데 이를 콘덴세이트라고 한다. 콘덴세이트는 순도가 높아서 석유화학원료로 사용되기도 하며, 원유정제 시 투입되어 제품의 질을 높이는데 쓰이기도 한다. 원유는 생산지와 산출되는 유층에 따라 성분과 품질이 각기 다르다.

원유를 분석하면 탄소함량이 80~86%, 수소 12~15%, 기타 원소(황, 질소, 산소) 1~3% 등이다. 즉 주성분은 탄화수소이지만 황화합물, 질소화합물, 산소화합물, 금속염류 등 불순물이 섞여 있다. 이러한 불순물은 석유제품의 품질을 저하시키므로 정유공정에서 분리•제거한다. 황분(黃分)은 모든 천연 석유에 함유되어 있으며, 정제과정에서 장치와 기구의 부식을 가져오거나 또는 촉매에 해를 끼친다. 또한 배기가스 속에 섞여서 대기오염의 주요 원인이 되는 등 정유산업에서 가장 골치거리인 불순물이다. 원유의 품질은 경질(輕質)유분의 많고 적음이 기준이 되기 때문에 비중에 의해 경질원유와 중질(重質)원유로 구분된다. 원유의 상업적 거래에 기준으로 API도가 쓰이는데 보통 API도가 높을수록(경질원유일수록) 정제과정에서 경질석유제품(휘발유, 등유, 경유 등)의 생산량이 많고, API도가 낮을수록 중질석유제품(중유 등)의 생산량이 많다.

API도란 미국석유협회가 제정한 비중 표시 방식으로, 원유의 가격을 결정하는 중요한 기준이기도하다. 비중은 화씨 60도(섭씨 15.6도) 온도에서 물에 대한 석유의 무게비중을 말하며 보통 API도 30도 이하를 중질원유, API도 34도 이상을 경질원유로 분류한다. 또 하나의 원유분류기준인 황함량은 환경문제로 인해 중요시되고 있다. 원유 중 황함유율(중량%)이 1% 이하인 원유를 저유황 원유로 분류하고 2% 이상의 원유를 고유황 원유로 분류한다.

원유는 같은 생산지에서도 성상에서 많은 차이가 있다. 원유를 화학적 성분에 따라 분류하는 경우에는 석유의 주성분인 탄화수소의 종류에 따라 나프텐기 원유(아스팔트기 원유), 파라핀기 원유, 혼합(중간)기 원유로 분류된다.

나프텐기 원유는 성분 중에 나프텐계의 탄화수소를 많이 함유하고 있고 아스팔트분이 많은 원유를 아스팔트기 원유라고 한다. 이들 원유에서는 휘발유의 품질이 좋고(옥탄가가 높음) 다량의 아스팔트를 생산할 수 있으나, 등유, 경유의 품질은 나쁘다. 일반적으로 중유분의 응고점이 낮고 파라핀왁스가 적기 때문에 간단한 처리로 윤활유를 제조할 수 있으나, 그 품질은 그다지 좋지 않다. 대표적인 것으로 미국의 캘리포니아 원유, 텍사스 원유, 멕시코 원유, 베네수엘라 원유 등이 있다. 파라핀기 원유는 파라핀계의 탄화수소를 많이 함유한 원유로서 등유, 경유의 품질은 우수하나 휘발유의 옥탄가는 낮다. 파라핀계 원유에서 생산되는 중유유분은 비교적 응고점이 높으나, 납성분을 제거해 고품질의 윤활유를 제조할 수 있다. 일반적으로 아스팔트분은 적고 파라핀왁스분은 많다. 대표적으로는 미국의 펜실바니아산 원유, 아라비안 라이트, 중국 대경 원유 등이 있다. 혼합기 원유는 양자의 중간성질을 가진 것으로 세계 대부분 원유가 여기에 속한다.