에너지는 국가경제를 뒷받침하는데 불가결한 것으로, 특히 국가의 안전보장과 깊이 결부되어 있기 때문에 에너지의 안정적이고도 합리적인 공급이 중요하다. 우리나라는 국민경제의 필수적인 에너지의 96.9% 이상을 수입에 의존하고 있어 에너지안보의 중요성은 매우 크다.

황인상 기자 his@

우리 경제가 견고하게 성장할수록 산업활동은 늘어나고 업체들의 석유 소비도 늘어난다. 하지만 우리나라는 석유 한 방울 나지 않기 때문에 국제유가에 민감할 수밖에 없다. 최근 세계 최대 산유국인 사우디아라비아가 올해 석유수출국기구(OPEC)의 추가 감산 가능성이 있다고 밝혀 이에 대한 적절한 대응책이 필요하다는 목소리가 나오고 있다.

완전파형역산을 이용한 지하영상화 기술 개발

▲ 신창수 교수

최근 주목을 받고 있는 신창수 서울대학교 에너지자원공학과 교수는 진동파를 활용해 석유 매장 지점을 정확히 짚어내는 원천기술 개발에 성공, 전 세계의 주목을 한 몸에 받고 있다. 신창수 서울대학교 에너지자원공학과 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 대비해야 한다”고 개발 배경을 밝혔다. 신 교수가 세계 최초로 선보인 석유탐사 ‘지하 영상화 기술’은 석유 에너지 분야의 탐사와 개발, 생산, 시스템 개발 등 미래 에너지자원 대안의 핵심 기술이다.

파동방정식을 이용해 컴퓨터로 시뮬레이션된 합성기록과 현장기록의 차이를 최소화하여 지하지층의 속도를 자동적으로 구해서 지구 내부의 물 성치를 분석하는 첨단기술로 평가받는 이 기술은 기존 기술에서 제공하는 지하구조 영상에 비해 월등히 높은 해상도의 영상을 선보인다. 또한, 기존 방식들을 이용해서 시각화하기 어려웠던 지하 암염 돔(지각 변동을 받아 습곡 구조를 나타내는 곳) 구조를 정확하게 보여준다. 신창수 교수는 “완전파형역산은 석유, 천연가스 등 에너지 자원이 매장되어 있는 장소를 지질학적 정보를 이용해 자원이 존재할 가능성이 높은 지역을 추정한다”며 “정확한 데이터 분석과 측정을 기반으로 석유가 매장된 위치와 매장량의 평가를 위해 지하지층 구조를 시각화하는 기술이다”라고 설명했다.

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 있었다. 이에 신창수 교수는  많은 사람들이 불가능하다고 생각했던 라플라스 변환을 파형역산에 도입함으로써 국부 최소점 문제를 완화시켜 완전파형역산의 수렴성을 향상시켰다. 특히 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.

지하영상화 기술의 새 장을 연 세계적인 석학
완전파형역산기술의 발전과 더불어 지난 30여 년간 이 연구에 몰두해온 신창수 교수는 석유 에너지 산업의 상류부문인 탐사, 개발 및 생산 분야에서 가장 핵심적인 기술인 지하영상화 기술의 새로운 영역을 넓혀왔다. 지금까지 그가 발표한 논문은 SCI급 126편으로, 연구자들에 의해 3,455회 피인용 되었고, 해외유명학회지에 114편의 초록을 발표했으며 다른 연구자들에 의해 495회 피인용 되기도 했다. 특히 신 교수는 석유물리탐사 분야에서 영향력 있는 학술지 중 하나인 국제지구물리학저널(Geophysical Journal International)에 라플라스 영역 완전파형역산에 관한 논문을 2008년과 2009년 연이어 발표하며 세계적인 석학으로 자리매김했다.

이에 신 교수는 인문학, 사회과학, 자연과학부문에서 학술연구 또는 저작이 우수해 학술발전에 공로가 있는 학자에게 수여되는 대한민국학술원상과 서울대학교 공과대학 훌륭한 공대교수상 ‘교육상’을 수상하는 쾌거를 거두기도 했다. 여기에 만족하지 않고 신 교수는 최근 인체를 영상화하는 장비인 MRI, CT, 초음파기기들과 원리가 동일한 지하영상화 기술 개발을 시작했다. 이 기술과 노하우는 기존에 사용되고 있는 초음파에 비해 훨씬 낮은 주파수를 가진 음파를 이용해 인체를 영상화하는 것으로, 이 연구가 성공한다면 의료계의 큰 혁명이 일어날 것으로 기대된다. 신창수 교수는 “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