우리나라는 지난 2014년 기준 에너지 수입 의존도가 95.2%에 달한다. 반면 석유 사용량은 매년 급증하고 있는 추세다다. 한국석유공사 석유정보센터에 따르면 지난해 국내 석유제품 소비량은 8억5500만 배럴로 2014년에 비해 4.1% 증가했다.

황인상 기자 his@

지난해 하루 석유 소비량은 234만3000배럴로 사상 최고 기록을 세웠다. 수송용 연료 소비 확대가 석유 소비 증가의 가장 큰 원인이었다. 특히 가정 및 상업부문의 석유 소비는 2014년에 비해 무려 두 자릿수 이상 늘어났다. 지난해 산업부문의 석유제품 사용량은 5억300만 배럴로 전년대비 2.3% 증가했다.

미래 에너지자원 대안의 핵심 기술 개발에 성공

▲ 신창수 교수

지하영상화 기술을 활용하여 석유 매장지점을 정확히 짚어내는 기술 개발에 성공한 신창수 서울대학교 에너지자원공학과 교수가 화제다. 신창수 교수는 석유 에너지 산업의 상류부문인 탐사, 개발 및 생산 분야에서 가장 핵심적인 기술인 지하영상화 기술의 새로운 영역을 넓혀온 인물이다. 완전파형역산기술의 발전과 더불어 지난 30여 년간 이 연구에 몰두해온 신 교수는 지금까지 SCI급 논문 126편을 발표했으며 다른 연구자들에 의해 3,455회 피인용 되었고, 해외유명학회지에 114편의 초록을 발표했으며 다른 연구자들에 의해 495회 피인용 되기도 했다.

석유물리탐사 분야에서 영향력 있는 학술지 중 하나인 국제지구물리학저널(Geophysical Journal International)에 라플라스 영역 완전파형역산에 관한 논문을 2008년과 2009년 연이어 발표했다. 이러한 공로를 인정받아 신 교수는 지난 9월, 인문학, 사회과학, 자연과학부문에서 학술연구 또는 저작이 우수해 학술발전에 공로가 있는 학자에게 수여되는 대한민국학술원상을 수상하는 쾌거를 거두었다. 신 교수가 최근 선보인 석유탐사 ‘완전파형역산을 이용한 지하 영상화 기술’은 석유 에너지 분야의 탐사와 개발, 생산, 시스템 개발 등 미래 에너지자원 대안의 핵심 기술로, 탄성파 파동방정식을 이용해 컴퓨터로 시뮬레이션된 합성기록과 현장기록의 차이를 최소화하여 지하지층의 속도를 자동적으로 구해서 지구내부의 물성 수치를 분석(예를 들어 속도가 1500m/s에 가깝다면 물이라는 것을 추정할 수 있다)하는 첨단기술로 평가받는다.

신창수 서울대학교 에너지공학과 교수는 “일반적으로 완전파형역산 기법은 실제 현장에서 활용됨에 있어 국부 최소 점들(local minima)의 존재로 인한 비유일해 문제, 수치분산의 억제를 위한 엄청난 계산량, 그리고 현장자료의 저주파수 부재로 인해 속도모델의 장파장 성분을 추정할 수 없다는 문제점과 한계가 있다”면서 “이에 많은 사람들이 불가능하다고 생각했던 라플라스 변환을 파형역산에 도입함으로써 국부 최소점 문제를 완화시켜 완전파형역산의 수렴성을 향상시켰다”고 설명했다. 이 과정에서 신 교수는 라플라스 변환의 특성으로 생성되는 영주파수 및 저주파수 성분을 이용해 주관적인 초기모델을 설정하지 않아도 장파장 속도모델을 효과적으로 얻을 수 있도록 만들었다. 뿐만 아니라 모델 격자 크기의 제약이 적어 계산량을 획기적으로 줄임으로써 최고성능의 슈퍼컴퓨터로도 불가능하였던 현실적인 3차원 탄성모델의 계산도 가능하도록 구현했다.

원천기술 확보 바탕으로 국가 경쟁력 제고
최근 신창수 교수는 인체를 영상화하는 장비인 MRI, CT, 초음파기기들과 원리가 동일한 지하영상화 기술 개발에 매진하고 있다. 신창수 교수는 “이 기술과 노하우는 기존에 사용되고 있는 초음파에 비해 훨씬 낮은 주파수를 가진 음파를 이용해 인체를 영상화하는 것”이라면서 “이것이 성공한다면 의료계의 큰 혁명이 일어날 것으로 기대된다”고 연구 배경을 밝혔다. 석유 한 방울 나지 않는 우리나라에서 석유 매장 지점을 확인할 수 있는 신창수 교수의 지하영상화 기술은 부족한 에너지 자원의 보급에 큰 역할을 수행하고, 원천기술의 확보를 바탕으로 국가경쟁력 제고에 이바지할 것으로 기대된다.

신 교수는 “석유 탐사 기술은 숨어 있는 석유까지 찾아내 인류에게 선물해 주는 기술”이라며 “지금의 기술로는 실제 매장된 석유의 30% 정도 밖에 발견하지 못하고 있는 것이다. 석유 탐사기술 개발로 숨어있는 석유를 찾아내 인류의 생존을 위협하는 에너지 고갈문제에 대비하여야 한다”고 강조했다. 이어 “남들과 다른 창의적인 생각을 통해 그 벽을 허물 때 기존 연구 성과 이상의 훌륭한 업적을 이룰 수 있다”며 “기술을 상업화하여 새로운 기술로 탐사해서 우리나라에서 석유를 찾을 수 있게 기술력과 연구력을 다해 매진하겠다”고 포부를 밝혔다. NM