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[석유의 생성 원인 - 석유의 고갈과 매장량에 얽힌 의문]
석유는 어떻게 생성되느냐는 석유 생성 원인에 대한 질문은 항상 있어왔지만 아직까지 명쾌한 해답은 없는 상태입니다. 일상에서 가장 흔하게 사용하는 연료인데도 불구하고 석유 생성 원인과 정확한 매장량 등에 대한 확실한 해답이 없다는 것은 조금 의외이기도 합니다. 이것은 석유 매장량과 석유 고갈의 의문을 부추기는 주제이기도 합니다. 인류는 현재 석유 매장량의 한계로 인하여 몇 십 년 후면 석유가 고갈될 것이라고 예상하고 있습니다.
석유 생성원인 논란은 고갈과 매장량에 대한 의문 때문
석유의 생성에 대해서는 크게 두 가지의 원인 이론이 있습니다.
유기물 기원설과 무기물 기원설입니다. 아직은 유기물 기원설이 우세하기 때문에 석유의 매장량은 정해져있고, 석유 고갈이 생길 것이라고 예상되고 있습니다.
그러나 무기물 기원설이 우세해진다면 석유 매장량은 알 수 없을 정도로 많아지고 석유고갈을 걱정하지 않아도 될지 모르게 됩니다.
어찌 보면 석유 고갈과 석유 매장량 의문에 직결되는 의문이 석유 생성 원리이겠습니다.
석유의 생성원인은 무엇인가를 알아보기 전에 석유란 무엇인가를 정의할 필요가 있겠습니다.
고갈문제로 매장량의 한계가 걱정거리인 석유는 결국 탄화수소입니다. 기본적으로 탄소가 뼈대를 이루고 거기에 수소가 붙어 생성되는 것인데 수소가 붙는 형태에 따라서 석유가 되기도 하고 메탄이 되기도 에틸렌이나 벤젠이 되기도 합니다. 그래서 메탄 등은 불이 잘 붙는 성질을 가지게 됩니다.
이들은 산소가 공급되면 연소하여 이산화탄소가 되기도 합니다. 이산화탄소는 탄소와 산소의 결합체입니다. 그리고 탄소는 가벼운 성질이 있기 때문에 물 보다 위에 뜹니다.
늘상 사용하는 것임에도 원인을 알 수 없는 물질인 석유는 아직도 생성원인에 논란이 있습니다. 더불어 석유의 매장량과 석유 고갈문제에도 이견이 생깁니다.
모든 이론에는 주류라는 것이 있듯이, 석유 생성원인의 주류 이론은 고대에 살던 수많은 종류의 생물들이 퇴적 지층에 갇힌 후 높은 열과 압력을 받아서 생성되었다는 것입니다. 보통은 석유의 생성원인을 이렇게 말하고 있습니다. 이것이 석유의 유기물 생성 기원설입니다. 학계에서 대다수의 학자가 이 유기물에 의한 석유생성 원인을 주장하고 있습니다.
유기물 기원설로 확정된다면 석유 매장량은 당연히 한정된 것이고, 인류는 정말로 석유 고갈 문제에 직면하게 됩니다.
(석유는 원유를 정제하여 휘발류, 등유, 경유 등 수 많은 석유제품으로 만들어진다)
석유의 생성원인 첫번째, 유기물 기원설
석유가 유기물에 의해 생성되었다고 주장되는 이유는 이렇습니다.
대부분의 석유매장 시추지역이 과거엔 얕은 바다였던 퇴적층이었고, 생물이 분해될 때 발생되는 황, 질소 등이 섞여 있다는 것입니다.
지금 석유가 나오는 지역은 고대에는 얕은 바다 속이었거나 큰 호수였을 것으로 생각되고 있습니다.
간혹 석유가 공룡 등의 거대 생물이었다는 말도 있지만 정확히는 플랭크톤 종류라고 보고 있습니다. 단일 덩치는 공룡이 더 크겠지만 3차원으로 쌓이는 총 분포양은 플랭크톤이 압도적으로 많습니다.
이런 생물들의 퇴적층은 열과 압력을 받은 근원암이라는 암석 속에 있기도 하고, 지각 변동에 의해 이동되기도 합니다.
해저의 퇴적 속도는 보통 100년당 2cm로 계산되므로, 지금의 석유가 생성되기까지는 적어도 500백만 년 이상의 시간이 필요하며 이는 고생대 이후 신생대 시기일 것으로 보입니다.
탄소동위원소 분석을 통해서도 이 기간은 대체로 맞으나, 어떤 분석에서는 6000년 밖에 안 되는 경우도 있었다는 주장도 있습니다.
(플랭크톤이 수 억년 쌓이면 엄청난 양의 석유 생성 원료가 된다)
석유의 생성원인 두번째, 무기물 기원설
그런데 이 석유 생성원인에 도전하는 또 다른 석유생성 원인이 있으니 이것이 석유의 무기물 생성 기원설입니다.
이 생성원인 이론은 기존의 유기물 기원설과 맞지 않게 해저의 퇴적층이 아닌 곳에서도 석유가 나오는 것과 연대측정에서 다른 결과가 나오는 것에 의문을 품고 시작되었습니다.
실제로 러시아와 미국, 베트남, 일본 등 어떤 석유 매장지는 퇴적층의 근원암이 아니어서 네이처에 논물이 실리기도 했었습니다. 일본의 경우는 퇴적층이라는 반론이 더 강력합니다만, 논문의 요점은 석유가 맨틀을 기초로 생성된다는 것이었습니다.
만약 무기물 기원설 쪽으로 원인이 확정된다면 석유 매장량은 걱정하지 않아도 되고 석유 고갈에도 좀 더 유연하게 대처할 수 있게 됩니다.
석유생성 원인 중 하나인 무기물 기원설은 석유의 근원을 마그마 등의 내부 지질로 보는 생성 원인 이론입니다. 즉, 광물 등의 무생물에서 석유가 만들어진다는 얘기입니다.
무기물 기원설에서는 땅 속 깊은 곳에서 금속탄화물이나 탄화수소가 물과 만난 후 고온과 고압을 받아 석유가 된다고 말합니다. 지하의 마그마 등이 재료가 되며 실제로 학자들에 의해 무기물들이 화학반응을 통하여 석유성분으로 변화되는 것이 증명되기도 했습니다. 그래서 몇몇 전문가이 이 이론을 주장하고 있으며 석유지질학의 교과서에도 석유생성원인 중 하나라고 실려 있다고 합니다.
(지구 내부에서 내뿜어지는 메탄가스 / 출처: 플리커)
석유의 고갈에 대한 두려움은 아직 미지수
석유의 생성원인이 유기물 기원인가 무기물 기원인가는 사실 커다란 차이가 있습니다. 생물에서 만들어졌냐, 무생물에서 만들어졌냐 보다 앞으로 석유가 고갈될 것이다, 고갈되지 않을 수도 있다의 차이이기 때문입니다. 석유 매장량 추정에도 영향을 미칩니다.
만약 석유의 생성원인이 무기물 기원설과 같다면 지구 내부에 무한히 있는 마그마의 활동에 의해 석유가 고갈되지 않고 무한히 사용가능한 자원이라는 뜻이 됩니다. 다만, 그러한 조건이 형성될 때만 석유가 만들어지겠지만 말입니다.
토성의 위성인 타이탄에는 메탄이 가득 차 있습니다. 메탄으로 된 강이 흐를 정도로 가득 찬 토성의 위성 타이탄에는 물론 생명이 살았던 흔적은 없습니다. 물론 공룡이나 플랭크톤이 살았을 확률도 낮습니다. 메탄도 기본구조물은 탄화수소입니다.
지구에서도 석유 생산량이 계속 줄어들어 다 뽑아 썼나 싶었던 어떤 유전은 갑자기 두 배로 매장량이 늘어 당혹케 한 적이 있었다고 합니다. 더 이상 원유 시추가 되지 않아서 중단된 시추봉에서도 계속 메탄이 나오고 있다고 합니다.
아직까지는 유기물 기원설이 우세에 있지만 무기물 기원설도 가능성은 여전히 열려있다는 얘깁니다.
몇 십 년을 써왔지만 아직도 확실한 원인규명이 정해지지 않았으니 석유는 신기한 물질입니다.
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