서해유전을 탐사할 ‘광명성 3호’

서해유전을 탐사할 ‘광명성 3호’ <기고> 한미가 北 위성발사에 전전긍긍하는 또 하나의 이유 2012년 04월 06일 (금) 01:23:01 곽동기 dkkwak76@naver.com 곽동기 (우리사회연구소 상임연구원) ‘광명성 3호’는 지구관측위성이다. 한국의 지구관측위성으로는 ‘아리랑 2호’가 있다. 아리랑 2호에는 해상도 1m의 카메라가 장착되어 지구관측사진을 전송하고 있다. 한국정부는 조만간 또 하나의 지구관측위성인 아리랑 5호를 쏘아 올릴 예정이다. 북한의 조선우주공간기술위원회는 3월 16일 발표에서 “이번에 쏘아 올리는 광명성-3호는 극궤도를 따라 도는 지구관측위성”이라고 강조하였으며 3월 28일에는 동 위원회의 부국장이 “우리나라의 산림자원분포 정형과 자연재해 정도, 알곡예정 수확고 등을 판정하고 기상예보와 자원탐사 등에 필요한 자료들을 수집하게 된다”고 답했다. 국방부는 북한이 광명성 3호 위성개발에 무려 1700억 원을 투입하였다고 주장하였다. 국방부의 주장은 전혀 과학적이지 못하지만 북한의 인공위성이 더 이상 시험용이 아니라 현실적인 다목적 상용위성이라는 점을 스스로 시인하였다고 볼 수 있다. 북한 부국장이 밝힌 산림자원분포 정형과 자연재해정도, 알곡예정 수확고에 대한 판정은 광명성 3호를 통해 위성사진을 찍으면 정확히 파악할 수 있을 것이다. 이 글에서는 북한에서 밝힌 광명성 3호의 또 하나의 임무인 “자원탐사” 부분에 대해 살펴보겠다. 인공위성을 이용한 해저지형 탐사 지구관측위성의 주된 용도 가운데 하나는 지형탐사, 그 가운데서도 해저지형을 탐사하는 것이다. 성균관대학교 토목공학과 최광호는 “해상 중력데이터로부터 해저지형 추정에 관한 연구”라는 2003년 석사학위 논문에서 인공위성을 이용한 해저지형 탐사방법을 소개하고 있다. 최광호의 논문에 의하면 인공위성 고도계 데이터는 고분해능, 광역동시관측, 고밀도관측뿐만 아니라 기후에 좌우되지 않는 등 뛰어난 많은 장점을 가지고 있고, 또한 대량의 데이터를 신속히 이용할 수 있다고 지적하고 있다. 인공위성을 이용해 해저지형을 어떻게 파악하는지 알아보자. 실제 해수면(Sea Surface)의 높이는 해저지형에 따라 영향을 받는다. 해저지형이 다르면 해당 지역에서 지구중력 크기가 달라지고 중력차에 의해 해수면 높이도 미세하게 달라지기 때문이다. 조사된 바에 따르면, 해저에서 산맥처럼 돌출된 해령에서는 해수면이 평균치보다 약 5m정도 높고, 해저에서 깊은 계곡처럼 갈라진 해구에서는 해수면이 평균치보다 60m정도 낮다고 한다. 대체로 수심이 1000m 깊어지면 해수면이 4m정도 낮아지는 것이다. 최광호의 논문에 의하면 인공위성에서 수직방향의 해수면에 극초단파를 발사해서 되돌아오는 시간을 측정해 해수면(Sea surface)의 고도를 산출한다고 한다. ▲ [그림 1] 극초단파를 이용한 해상 중력데이터 [그림1]을 참조하자. 인공위성이 극초단파를 쏘아서 되돌아올 때까지의 시간을 통해 (S')을 결정하며 (r)은 인공위성이 자체로 기록하는 고도계로 결정한다. 이를 통해 지구관측위성은 광범위한 해저지형을 자세하게 분석할 수 있다. 물론 이 경우, 대기권과 우주에서 태양풍의 효과로 (S')의 오차가 발생할 수 있고 달의 인력변화로 인해 밀물과 썰물처럼 (N)의 변화가 발생할 수 있으므로 이를 보정해주어야 한다. 최광호의 논문에 따르면, 레이다 고도계의 관측 정확도(S'의 정확도)는 위성의 고도가 840km인 GEOS-3(1970년대 발사)의 경우 60cm, 그리고 위성의 고도가 800km인 SEASAT(1978년 발사), GEOSAT(1985년 발사)에서는 10cm, 3.5cm, 위성의 고도가 780km, 1340km인 ERS-1(1991년 발사), TOPEX/POSEIDON(1992년 발사)에서는 10cm, 2cm 정도라고 한다. 북한이 밝힌 광명성 3호의 고도는 500km이므로 관측정확도는 위 8-90년대 인공위성보다 다소간 떨어질 수 있지만 지난 20여년 간의 전자공학의 발전을 고려한다면 광명성 3호의 관측 정확도도 5cm 미만이라 추정해도 무리가 아니다. 이 경우 해저지형을 10m 내외의 정확도로 측정할 수 있을 것이라 추정된다. 중력 탐사로 서해유전 파악 해저지형을 판독하는 또 하나의 방법은 음파, 소리를 이용하는 방법이다. 음파를 이용하는 수중지형 탐사방법은 지난 천안함 침몰과정에서 대중적으로 알려진 광역해저면 주사, “사이드 스캔 소나”(side-scan sonar)가 있다. 물속에서는 공기 중보다 음파의 속도가 훨씬 빠른 점을 활용해 수중 음파탐지기를 이용해 해저지형을 진단한다. 이제는 수중음파방식으로 탐지한 해저지형과 인공위성으로 진단한 해저지형의 두 가지 자료를 서로 비교 분석해야 한다. 음파를 통해 분석한 해저지형과 인공위성으로 파악한 해저지형을 비교하면 대체로는 두 지역의 측정자료는 같게 나타날 것이다. 그러나 유전지대에서는 두 지형자료가 다르게 나타난다. 석유는 비중이 물보다 낮기 때문에 대규모 유전이 존재하는 지역은 중력과 자력이 미세하게 약해지기 때문이다. 유전지대에서는 주변보다 중력이 더 낮기 때문에 해수면 고도가 주변보다 더 올라간다. 즉, 음파탐지를 통해 측정한 해저지형과 차이가 발생하게 된다. 인공위성 해저지형자료와 음파탐지 해저지형자료가 차이가 나는 지역을 석유매장가능지대로 분류할 수 있다. 이제 필요한 것은 지목된 석유매장가능지대들의 심부지층구조를 분석하는 작업이다. 석유는 액체이기 때문에 석유가 상업적으로 생산성이 있으려면 반드시 지층 내 한 지역에 석유가 고여 있어야 하는 전제조건이 있다. 이를 일반적으로 낙타 등 모양, 혹은 바가지를 엎어놓은 모양과 같은 배사구조라 부른다. 세계 유전의 90%가 이와 같은 배사구조에서 발견된다. 실제 석유 탐사는 석유를 찾는 것이 아니라, 바로 석유를 담고 있을만한 트랩 구조를 찾는 것이며, 대부분은 배사구조를 갖는 지형을 탐사하는 것이라 한다. ▲ [그림2] 석유가 매장될 가능성이 높은 지층. 배사구조 이제 북한당국이 서해유전을 탐사하는 과정은 다음과 같이 정리할 수 있다. 첫째, 광명성 3호를 통해 서해 해저지형을 얻는다. 둘째, 이를 선박 음파탐지로 얻은 해저지형과 비교한다. 셋째, 두 자료 간 지형의 차이가 발생하는 영역을 석유매장가능지대로 상정한다. 넷째, 석유매장가능지대들에 대해 심부지층조사를 진행해 내부 지층구조를 파악한다. 다섯째로 각 매장가능지대 가운데 배사구조 지층을 갖는 지역에 대해 실제 시추공으로 시추작업을 시도하게 된다. 이러한 각종 과학적 계측장비를 동원할 경우 현재 해저유전에 대한 시추작업의 성공률은 약 20% 수준이라고 한다. 북한이 차후 5개 이상의 시추공을 뚫어 시추를 시도할 경우 상업적 활용도가 있는 서해유전을 개발할 수 있을 것으로 전망된다. 서해유전의 경제적 효과 북한 서해유전의 매장규모는 아직 구체적이지 못하다. 2004년, 한국석유공사 관계자는 "남북 경제협력 차원에서 서해 및 발해만 북한 유전 개발과 관련된 자료를 광범위하게 수집 중이며 지난 1997년 북한이 50억-400억 배럴의 원유가 있다고 발표한 남포 서쪽 서한만 일대는 그간의 자료를 종합해 볼 때 매장가능성이 높은 것으로 보인다"고 밝혔다. 2005년 10월 중국 해양석유총공사는 660억 배럴의 원유가 묻혀있는 거대한 원유저장지를 발견하였다고 발표하였다. 사우디아라비아의 원유매장량이 830억 배럴인데 660억 배럴이 사실이라면 세계적 충격뉴스가 아닐 수 없다. 지금까지 북한의 서해유전 개발사업은 서방진영이 참여하였다. 영국의 석유기업 아미넥스는 2005년 북한투자가 정치적 위험을 내포하고 있지만 수십억 배럴의 매장 가능성을 감안하면 해볼 만한 투자라고 밝혔다. 아미넥스의 브라이언 홀 최고경영자(CEO)는 로이터통신과의 인터뷰에서 북한에서의 성공이 아미넥스를 변화시킬 것이라며 “(사업을) 매우 낙관한다”고 말했다. 그는 북한에서 채굴할 수 있는 석유매장량을 40억-50억 배럴로 추정하면서 “수억 배럴이 아니라 수십억 배럴이다. 북한은 엄청난 석유국가”라고 강조했다는 것이다. 게다가 노르웨이 역시 서해유전 개발을 추진하였는데 노르웨이의 GGS사는 서한만 일대의 조광권을 2004년 봄까지 보유하고 있었다. 중국도 2005년 12월 24일에 북.중 간 해상원유 공동협정을 체결함으로써 북한 석유개발에 본격적으로 참여하고 있다. 서해유전의 경제적 가치는 매장량을 50억 배럴이라 잡더라도 잠재가치는 250조원이 된다. 매장량이 400억 배럴이라고 할 경우 잠재가치는 2000조원에 이르게 된다. 북한이 광명성 3호 발사에 성공한다면 북한은 자체의 기술능력으로 서해바다 전 지역에 대한 유전탐사사업을 전면적으로 진행할 수 있게 된다. 이 경우 외국기업과 공동탐사를 진행하던 서해유전사업이 향후 북한주도의 탐사로 변경될 가능성도 배제할 수 없다. 광명성 3호 발사는 북한당국을 최소 250조 원, 최대 2000조 원이라는 무궁무진한 서해유전으로 한걸음 더 다가가게 한다. 이는 앞서 분석하였던 3000억 원 가량의 산업연관효과를 배제한 광명성 3호의 해저자원 탐사효과이다. 광명성 3호를 통해 북한은 산유국에 한걸음 더 다가가고자 한다. 이렇게 되면 한미당국이 북한의 인공위성 발사에 대해 그토록 안절부절 하지 못하는 이유에 또 하나의 이유가 추가된다. “주민생활 향상”을 주요정책으로 내세우기 시작한 북한당국이 주변국의 반대에도 불구하고 인공위성 발사를 강행하는 것은 이렇듯 광명성 3호의 경제적 파급효과가 그야말로 무궁무진하기 때문이라 분석할 수 있는 것이다. ⓒ 통일뉴스(http://www.tongilnews.com) 무단전재 및 재배포금지 | 저작권문의