석유(원유) 또는 천연가스는 왜 특정 지역에서만 나오는 걸까요?

Question

어느 특정 지역에서만 원유가 생산 되는데? 무슨 이유인지? 아니면 우리나라도 아주 깊게 들어가면 원유 자원이 있는데 경제적 이유로 시추를 아니하는지?

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

석유와 천연가스는 지질학적인 과정에서 형성되기 때문에 특정 지역에서만 나오는 것입니다.

석유와 천연가스는 수백만 년 전에 죽은 식물, 동물, 해양 생물 등의 유기물이 지하에 쌓여 압력과 온도의 영향을 받아 변성되면서 형성됩니다. 이러한 유기물이 존재하는 지역에서는 지하 수리로 인해 이들이 모여 나타날 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.

석유가 어떤 원료로 어떻게 해서 된 것인가에 대해 명백히 밝혀진 바는 아직 없다. 19세기 중엽부터 20세기 초에 걸쳐 많은 학자들이 무기적(無機的)인 성인설(成因說)을 제창하였으나, 오늘날은 거의 채택되지 않고 있다. 과거의 무기성인설은 석유는 무기물의 원료에서 무기적으로 합성된 것이라는 설인데, 이것에는 다음과 같은 것이 있다. ① 카바이드설:1866년 M.베르틀로는 지구 내부에 유리(遊離)된 알칼리 금속이 있다고 가정하고, 이것이 이산화탄소와 반응하여 일종의 카바이드가 생기고, 카바이드가 물과 작용하여 아세틸렌이 생기는데 이것이 중합·축합되어 석유가 되었다고 설명하였다. 1877년 D.I.멘델레예프도 철카바이드의 존재를 가정하여 비슷한 학설을 주장하였다. ② 화산원설(火山源說):1909년 코스트 등은 화산작용에 의하여 석유가 합성된다고 주장하였다.

③ 우주원설(宇宙源說):1890년 소콜로프는 탄화수소는 지구가 발생할 당시에 합성되고 지구의 응고와 동시에 지구 내부에 내포되어 있던 것이 지표 가까이로 상승하여 석유가 되었다고 하는 설을 제창하였다. 이것에 대해 유기성인설은 동식물을 원료로 해서 석유가 생성되었다고 하는 설인데 이것에는 다음과 같은 것이 있다. ① 육생식물 근원설(陸生植物根源說):1832년 B.실리먼 등은 육생식물이 퇴적물에 파묻혀 석탄이 된 후 지하 지열에 의해 건류되어 석유가 되었다고 주장하였다. 1891년 스미스, 1920년 크레이그는 석탄과 석유는 같은 근원이며 그 메커니즘의 여하에 따라서 석탄이 되기도 하고 석유가 되기도 한다는 설을 내세웠다. 이 밖에 육생식물 포자(胞子)·꽃가루·씨·수지 등이 진흙과 함께 매몰되어 함유혈암(含油頁岩)이 되고, 이것이 지하에서 건류되어 석유가 된다고 주장하는 학자도 있었다.

② 해서동물(海棲動物) 근원설:유층 부근 지층에서 물고기·조개·산호 등 해서동물의 화석이 나오는 것에 착안하여 이들 동물이 석유의 근원물질이라고 주장하는 사람도 있었다. 그 중에서도 1888년 엥글러는 물고기 등 동물유해에서 발효로 단백질·섬유질이 제거되고 남은 지방·납 등이 지압(地壓)이나 지열에 의해 석유가 생성된다는 설을 발표하였다. ③ 해생식물(海生植物) 근원설:1866년 레퀘르 등은 석유 근원물질은 해조 등 해생식물이라고 하였다. 또 1900년 크뢰머 등은 규조를 석유의 근원물질로 생각하고 이 중의 납분이 광납을 생성하여, 이것이 적당한 온도·압력에 의해 액상석유로 변화한다는 성인설을 발표하였다. ④ 동식물 근원설:동물과 식물 양쪽에서 석유가 생길 수 있다는 설이며, 1905년 포토니가 제창한 부니설(腐泥說)도 이 근원설의 하나이다. 포토니는 하등조류·수생동물·꽃가루·포자 등이 물이 정체하고 있는 물밑에 침적되고 혐기성 박테리아의 작용으로 그 속의 지방·납·수지물이 부니(바다·호수 밑바닥에 쌓인 유기물이 썩어서 변한 검은 진흙)로 변한 후 이것이 건류되어 석유가 생긴다고 주장하였다.

이상 여러 학설 외에도 여러 가지가 있으나 요컨대 석유성인설은 일반적으로 석유에 관한 지질학적인 사실과 모순되지 않고, 화학적으로도 성립되는 것이라야 한다. 카바이드나 유리 알칼리금속은 지각 속에서 발견되지 않았으며, 화산가스 속에 메탄가스가 있거나 화산암에서 석유가 생산된다는 것은 예외적인 현상에 지나지 않는다. 대체로 무기성인설은 석유가 보통 해성퇴적물 속에 존재하는 점, 석유 속에는 포르피린 등과 같이 생물체에서 무기적으로는 합성되지 않는 것이 있다는 점, 석유는 광회전성을 가지고 있다는 점 등의 사실과 모순되므로 오늘날에는 받아들여지지 않는다. 또 육생식물 근원설은, 석유는 일반적으로 해성지층 속에 석탄이나 함유혈암을 수반하지 않고 산출되는 점, 그리고 석유는 200℃ 이상 고온을 받은 적이 없다는 점(포르피린은 200℃에서 분해된다), 석탄·함유혈암의 건류물은 석유와 조성이 다르다는 점 등의 사실과 상치되므로 현재는 지지를 받지 못한다.

오늘날 일반적으로 생각되고 있는 것처럼 해서동물 근원설과 같이 석유근원물질을 특정 동물에 한정시키는 것은 타당하지 않으므로 이 설도 채택되지 않고 있다. 오늘날 석유성인설은 일반적으로 바다의 식물과 동물을 근원물질로 하고 있어 포토니의 부니설과 비슷하나 여러 점에서 차이를 나타낸다. 상세한 점에서는 여러 가지로 의견을 달리하며, 아직도 불명한 것이 적지 않으나, 최근 받아들여지는 석유성인설의 일반적인 경향은 대체로 다음과 같다. 석유의 근원물질은 바다생물이며, 특정한 동물 또는 식물에 국한되지 않는다. 지질시대부터 보편적으로 존재하며, 양적으로도 많은 것이 근원물질로서 중요한 구실을 한 것으로 생각된다. 이런 점에서 비교적 하등생물인 플랑크톤과 같은 것이라고 생각하기 쉽다. 플랑크톤의 일종인 규조는 처음부터 그 체내에 석유와 유사한 탄화수소를 조금이나마 함유한 것도 있다. 석유가 생성되는 장소는 그와 같은 생물유체가 많이 집적하고 산화되지 않고 잘 보존되는 곳, 즉 육지와 비교적 가까운 해저분지나 내만(內灣)과 같이 물이 정체하여 산소공급이 적으며, 진흙이 퇴적하는 해저를 생각할 수 있다.

이런 곳에서는 저서동물(底棲動物)과 호기성 박테리아는 거의 생식할 수 없고, 해저에 침적된 유기물은 혐기성 박테리아의 활동으로 함유된 산소 등이 제거·소비되어 석유계 탄화수소에 가까운 것이 된다. 혐기성 박테리아의 이런 작용은 조벨 등의 최근 연구에 의해 점차 밝혀지고 있으나, 박테리아가 유기물을 어느 정도까지 석유와 비슷하게 할 수 있는가는 아직 분명하지 않다. 진흙의 퇴적으로 유기물이 깊이 매몰되면 박테리아의 활동이 급격히 쇠퇴된다. 그 대신 압력·열이 점점 높아진다. 이미 설명하였듯이 석유생성에는 200℃ 이상 고온은 생각할 수 없기 때문에, 유기물과 함께 존재하는 점토광물과 바나듐·니켈·몰리브덴 등의 미량원소가 촉매작용을 하여 장시간에 걸쳐 유기물에서 석유로 전환하고 유질이 변화한다고 생각된다.