공룡이 사라진 자리에 주유소가 생겼다

이상현 지음

이케이북 2025년 04월 15일 출간 국내도서 : 2025년 04월 15일 출간

작품소개

책소개

이 책에서는 생명과학ㆍ지구과학ㆍ화학ㆍ물리학을 통해 천연자원인 석유가 이루는 에너지 시스템을 설명합니다. 과학이 석유 에너지를 탐구하며 지속 가능한 미래를 고민하는 과정도 조명합니다. 과학이라는 강력한 무기로 우리 눈에 보이지 않는 땅속에서 일어나는 일들을 상상할 수 있을 거예요. 석유가 과학을 만나야만 펼쳐지는 장관을 그려 볼 수 있습니다.
석유의 기원을 이야기할 때 더 중요한 사실은 공룡이 어떻게 멸종했는지가 아니라 그들이 우리에게 어떤 흔적을 남겼느냐는 것입니다. 석유는 오랜 기간에 걸쳐 오로지 자연의 영향 아래에서 만들어집니다.
오늘날 인류가 과학기술을 이용하여 땅속에 숨은 석유 자원을 찾아내고 우리가 사용할 수 있게 하기까지 어떤 과정을 거치는 걸까요? 석유는 탐사, 개발, 생산, 운송, 정제, 판매라는 단계를 거치며 사용자가 구매할 수 있는 제품으로 상품성을 갖춥니다. 유기물에서 시작하여 주유소에 판매하는 휘발유로 소비자에게 전달되기까지 여러 단계를 거쳐야 하므로 오랜 시간이 걸리지만, 우리의 에너지 시스템을 작동시키기 위해 꼭 필요한 과정이랍니다.

목차

ㆍ이 책의 구성 4
ㆍ들어가며 6
내가 배운 과학을 앞으로 ‘어떻게’ 활용할까요? 6 | 과학으로 석유를 관찰해 봐요 7 | 석유란 어떤 물질일까요? 8 | 과연 58년 후에 석유는 고갈될까요? 12 | 과학의 힘은 자연의 비밀을 알려 줘요! 15 | 에너지 대전환, 과학이 해결할 수 있다 17


ㆍ1부 생명과학으로 풀어낸 석유 에너지

1 수억 년 전 생명체가 남긴 탄화수소 25
공룡이 죽어서 석유를? 27 | 성숙한 유기물 33
〔에너지 인사이트〕 우리나라에서 소비하는 에너지원의 종류 40


ㆍ2부 지구과학으로 탐사한 석유 에너지

2 지각에 숨겨진 비밀 49
압력이 지배하는 지층 53 | 땅속으로 들어갈수록 올라가는 온도 59

3 석유는 어떻게 만들어질까? 65
석유 자원을 설명하기 위한 암석 분류 67 | 암석에 구멍이 있다 69 | 물은 암석을 통과할 수 있을까? 73 | 땅속에 공존하는 석유, 가스, 물 76 | 무엇이 더 빠를까? 79 | 땅속 환경에 따라 영향을 받는다 81 | 유체는 지층에서 어디로든 잘 흐를까? 83

4 천연자원 석유는 무한할까? 87
원시부존량, 자원량과 매장량의 차이 90 | 매장량을 나누는 기준은? 95 | 지구과학과 간단한 수학으로 석유 부존량을 계산할 수 있다 99 | 저류층 크기는 어떻게 계산할까? 102 | 매장량 산정 방법 알아보기 106 | 매장량에 대한 석유 산업의 국제 공용 표준 110
〔에너지 인사이트〕 가장 많은 석유를 생산하는 나라 115


ㆍ3부 화학으로 탐구한 석유 에너지

5 석유는 어떤 특성이 있나? 123
압력과 온도에 따른 화학변화 125 | 석유에서 나오는 가스 131 | 알케인 계열 탄화수소 133 | 케첩, 꿀, 석유가 미끄럼틀을 타면? 136 | 유가를 정하는 기준이 되는 유종 140 | 표면장력까지 알면 나도 공학 박사 144

6 천연가스는 어떤 특성이 있나? 148
보일과 샤를-게이뤼삭, 그리고 아보가드로의 법칙 151 | 천연가스는 이상기체일까? 157 | 압축성 높은 기체의 특성 160 | 다양한 혼합가스의 특징 163
〔에너지 인사이트〕 전 세계는 어떤 에너지를 주로 사용할까? 165


ㆍ4부 물리학으로 들여다본 석유 에너지

7 땅속을 지배하는 에너지 173
자연이 만들어 준 에너지 176 | 땅속에 석유를 밀어내는 물이 있다 182 | 땅속에 보이지 않는 에너지 185 | 에너지 많은 친구, 가스 187

8 유체를 움직이는 힘 191
깊은 땅속 유체가 지표로 나오는 데 필요한 힘 193 | 전기 에너지와 운동 에너지의 전환 196 | 석유 생산에 소중한 물 200 | 에너지를 공급하는 다양한 접근법 204

9 석유를 생산한 땅속은 어떻게 될까? 208
땅속에서 통하는 물질수지 방정식 210 | 들어오고 나가면, 남는 것은? 215
〔에너지 인사이트〕 화석 연료를 대체할 다음 세대 에너지 220

ㆍ과학이 들려준 석유 에너지 생각해 보기 226
ㆍ용어 풀이와 찾아보기 238
ㆍ참고 자료 245

책 속으로

(30쪽) 만약 공룡이 석유를 만들어 냈다고 믿었다면 아쉬운 이야기지만, 실제로는 전 세계에서 사용되는 엄청난 양의 석유를 만들기엔 공룡의 숫자가 너무 적었어요. 또한 수많은 공룡들이 같은 날 같은 장소에서 한꺼번에 죽고, 짧은 시간 안에 땅속에 묻혀야 해요. 그래야 베네수엘라, 사우디아라비아, 이란, 캐나다, 미국처럼 석유가 많이 매장된 지역이 나올 수 있죠. 유기물을 가진 생명체인 공룡으로부터 석유 또는 천연가스가 생성된다는 가정은 사실상 불가능합니다.

(51쪽) 석유가 발견되는 깊이는 대개 땅속 수백 미터에서 수 킬로미터 아래입니다. 지구 내부의 구조는 구성 성분에 따라 여러 부분으로 나뉘어 있는데, 그중에서 ‘지각(地殼)’은 우리가 딛고 있는 땅의 가장 바깥 부분이에요. 최근에는 지각 안에서 깊이 3~4킬로미터쯤 되는 곳에 부존(賦存, 천부적으로 존재)하는 석유를 찾는 사례가 많습니다. 심지어 더 깊은 곳에서 찾을 때도 있죠. 이 깊이를 쉽게 생각해 보면 제주도 한라산이 지표면에서 1,950미터 높이인데, 그보다 2배 정도 더 깊은 곳이라는 뜻이에요.

(66쪽) 전 세계적으로 석유는 여러 암석 중 퇴적암에 가장 많이 매장되어 있습니다. 퇴적암이 갖는 특성이 석유나 천연가스를 땅속에 담아 놓는 데 뛰어나기 때문입니다. (…) 공극률이 높을수록 많은 양의 석유가 지층에 묻혀 있을 가능성이 크다는 의미입니다. 석유가 많은 대형 유전을 발견했다고 하면 공극률이 클 확률이 높습니다.

(90쪽) 석유의 양은 여러 이름으로 불립니다. 원시부존량, 자원량 그리고 매장량이라는 명칭이 있습니
다. 마치 파스타에도 펜네와 스파게티처럼 각각 다른 이름이 있고, 의미하는 정의가 다르듯이요. 이름이 하나가 아닌 이유는 땅속에 있는 석유의 양을 명확히 산정할 수 없어서 분류 체계에 따라 기준을 정해야 하기 때문입니다.

(138쪽) 케첩, 꿀, 석유를 미끄럼틀에 태우면 어떤 물질이 더 빠르게 내려올까요? 세 가지 물질이 받는 힘은 중력만 존재한다고 가정할 때 점성에 따라 물질이 도달하는 시간이 달라집니다. 석유, 꿀, 케첩 순으로 빠르게 내려옵니다. 물론 하나의 석유가 물질 전체를 대표할 수는 없습니다. 석유를 구성하는 화학적 성분에 따라 다양한 특성의 탄화수소 혼합물이 만들어지기 때문입니다.

(149쪽) 천연가스는 사실 우리에게 친숙한 에너지원입니다. 대다수 가정에서 난방을 하거나 조리할 때 도시가스라고 불리는 LNG(액화 천연가스)를 사용하고 있습니다. 도로에서 달리는 택시 중에는 LPG(액화 프로판가스) 연료를 사용하는 차량이 많이 있어요. 캠핑장에서 사용하는 부탄가스도 있습니다. LNG는 발전소 연료로도 많이 도입되고 있습니다.

(188쪽) 가스는 액체 석유 위에 쌓이며 가스층을 이룹니다. 이렇게 모인 가스층은 석유 사이사이에서
기포로 활동할 때보다 높은 에너지원 역할을 합니다. 뭉치면 커지고 흩어져도 팽창 에너지는 작용하지만, 액체 내 기포 상태인 가스는 액체와의 경계면에서 작용하는 표면장력 등 또 다른 힘으로 가스층을 형성할 때보다 에너지가 작습니다.

출판사 서평

〉〉 석유란 어떤 물질일까요?
이 질문에 누군가는 검은색 기름을 떠올릴지 모릅니다. 흔하게 보았던 모습이기 때문이죠. 인류가 석유를 발견하고 주 에너지원으로 채택해 사용하기 시작한 지 100년이 넘었습니다. 석유는 주요 성분이 탄소와 수소의 결합체인 탄화수소입니다. 석유는 1900년대 석탄이 단일 에너지원으로서 전체 에너지 시장의 90% 이상을 차지하며 누렸던 독점권을 탈환한 천연자원입니다. 1950년대가 되자 석유는 전체 에너지 시장에서 30%가 넘는 비율을 차지했습니다. 1970년대는 석유의 부흥기라고 할 수 있으며, 에너지 공급원으로서 시장 영향력이 정점을 찍은 시기였습니다. 그 파급력은 오늘날까지도 이어지고 있으며, 우리가 먹고 마시고 입고 자는 모든 순간에 석유 에너지가 활용되고 있습니다. 말 그대로 현대 사회를 지탱하는 필수 자원이라 해도 과언이 아니죠. 미래에도 인류는 석유 에너지에 의지하게 될 것입니다. 아직도 많은 양의 석유가 땅속 암석에 남아서 생산되지 못하고 있으며, 그러한 천연자원의 경제적 규모는 오늘날 에너지 공급 불안에 따르는 위험을 제거해 줄 수 있을 정도입니다.


〉〉 석유와 기름은 어떻게 구분할까요?
oil(오일, 기름)은 모든 기름을 의미하며, 식용유(Vegetable Oil), 윤활유(Lubricating Oil), 원유(Crude Oil) 등 다양한 종류가 있습니다. 원유는 땅 위로 뽑아낸 그대로의 정제하지 않은 기름을 말해요. 오일은 상온에서 액체 상태이며 물보다 가벼운 가연성 물질이며 문맥에 따라 넓은 의미로 사용할 수 있어요.
Petroleum(페트롤리엄, 석유)은 지하에서 채굴되는 원유와 천연가스의 혼합물을 의미합니다. 땅속 암석에서 자연 발생적으로 생성된 탄화수소 혼합 물질이지요. 정제 과정을 거쳐 휘발유(Gasoline), 디젤(Diesel), 등유(Kerosene) 같은 연료로 사용되지요. ‘Petroleum’은 과학적ㆍ산업적인 측면에서 주로 사용하는 용어예요.
즉, Petroleum(석유)은 특정한 종류의 Oil(기름)이며, Oil은 더 넓은 개념이에요. 예를 들어, 모든 Petroleum은 Oil이지만, 모든 Oil이 Petroleum은 아니죠!


〉〉 ‘공룡’은 우리에게 어떤 흔적을 남겼을까요?
석유는 주로 땅속 깊은 곳에서 발견되는데, 그곳의 지층이 만들어질 때 환경을 생각해 보면 보통 바다나 강과 같은 곳이었어요. 이런 환경에는 많은 해양 생물들이 살았고, 그 생물들이 죽어서 쌓인 유기물질이 많았어요. 시간이 지나면서 이 유기물질이 쌓이고 변하여 석유가 될 수 있는 재료가 되었다는 가설이 과학자들의 생각이에요. 지금까지는 가장 유력한 이론으로 인정받고 있습니다. 그 이유는 탄소 화합물인 유기물이 있었던 환경과 석유가 발견되는 암석층의 퇴적 환경이 매우 비슷해 보이기 때문입니다.
여기서 말하는 유기물은 공룡이 아니라 바다에 살았던 플랑크톤, 해조류, 식물에서 나온 유기물질에 가깝습니다. 호수, 늪, 강, 바다 등에 살았던 다양한 수중 생물, 특히 플랑크톤과 해조류가 주요한 유기물 공급원이 되었다는 것이에요. 이들이 지각을 구성하는 광물들과 함께 퇴적되어 석유 생성의 근원을 이루었습니다. 물론 어릴 적 꿈속에 나오던 다이너소어 공룡들도 미미하긴 하지만 이바지했을 거라고 봅니다. 실제로는 전 세계에서 사용되는 엄청난 양의 석유를 만들기엔 공룡의 숫자가 너무 적었어요. 공룡을 포함한 모든 생명체는 유기물과 무기물로 구성되어 있습니다. 유기물은 탄수화물, 단백질, 핵산, 지질 등으로 이루어져 있지요. 유기물은 탄소의 화합물인데, 탄소가 포함되어 있지 않은 무기물과 구분합니다. 무기물에는 물과 무기염류가 있습니다.


〉〉 휘발유, 경유, LPG 가스는 어떻게 소비자에게 올까요?
석유는 오랜 기간에 걸쳐 오로지 자연의 영향 아래에서 만들어집니다. 지구의 탄생 이후 대기가 형성되며 지각이 만들어지고 생명체가 나타난 머나먼 과거 여행에서 확인했습니다.
과거에서 현대로 돌아와 볼까요? 오늘날 인류가 과학기술을 이용하여 땅속에 숨은 석유 자원을 찾아내고 우리가 사용할 수 있게 하기까지 어떤 과정을 거치는 걸까요? 석유는 탐사, 개발, 생산, 운송, 정제, 판매라는 단계를 거치며 사용자가 구매할 수 있는 제품으로 상품성을 갖춥니다.
“유기물에서 시작하여 주유소에 판매하는 휘발유로 소비자에게 전달되기까지 여러 단계를 거쳐야 하므로 오랜 시간이 걸리지만, 우리의 에너지 시스템을 작동시키기 위해 꼭 필요한 과정이지요. 공룡이 사라진 자리에 주유소가 생겼습니다.”
① ‘탐사’는 땅속에 묻혀 있는 석유를 찾는 활동입니다.
② ‘개발’은 탐사에서 발견한 석유를 땅 위로 퍼내는 데 필요한 설비를 설계ㆍ구매ㆍ설치하는 작업입니다.
③ ‘생산’은 생산 설비를 통해 생산된 석유에서부터 물, 유해가스 등 이물질을 분리하고 임시 저장하는 과정입니다.
④ ‘운송’은 정유사나 운송업체가 원유를 석유 회사로부터 사들여 정제시설이 있는 곳으로 운반하는 산업입니다.
⑤ ‘정제’는 정유사가 증류 공정을 거쳐 휘발유, 경유, 항공유, 가스, 윤활유 등의 제품으로 분류하는 단계입니다.
⑥ ‘판매’는 각 제품이 판매처를 거쳐 소비자가 구매할 수 있도록 유통하는 서비스입니다.


〉〉 과학으로 풀어내고 탐사하고 탐구하고 들여다보는 석유
과학은 우리 생활을 움직이는 시스템이라고 할 수 있습니다. 초기 과학은 ‘자연을 이용하고 통제하는 모든 시도’로 정의되었고, 고대 문명과 함께 시작되었습니다. 오늘날에는 ‘체계적인 지식’으로 그 의미가 한층 깊어졌죠. 나사(NASA)의 우주ㆍ항공, 자율주행 자동차, 수소 에너지만 과학이 아닙니다. 내가 살아가면서 자는 집, 먹는 음식, 입는 옷을 포함해 생활 속 하나하나에 과학기술이 숨어 있으니 과학은 우리 생활과 떼려야 뗄 수 없습니다. 덕분에 우리는 발전된 기술로부터 혜택을 받으며 살아갑니다.
이 책에서 ‘과학과 친해지기’와 ‘에너지 인사이트’ 코너는 다각적인 관점에서 현상을 관찰할 수 있는 사고를 유도합니다. 교과서에서 배운 과학이 우리 산업에서 실제 어떻게 응용되는지 알 수 있어 흥미로울 거예요. 글자로만 배우는 어려운 과학이 아니라, 우리가 실제로 사용하는 에너지원인 석유를 통해 과학이 어떻게 활용되는지 살펴보세요.
‘1부 생명과학으로 풀어낸 석유 에너지’에서는 생명과학의 관점에서 생물의 발자취를 따라가며 천연 에너지 자원의 기원을 살펴봅니다. 이는 지구 생태계를 이루었던 수천만 종의 생명체가 남긴 흔적을 찾아가는 흥미로운 여정입니다.
‘2부 지구과학으로 탐사한 석유 에너지’에서는 46억 년의 지질시대를 구분하며 지구의 시스템을 탐구합니다. 지각, 대기, 해양, 환경 등 지구를 구성하는 요소와 다양한 자연현상을 설명하며, 지각의 움직임이 만들어 낸 오늘날의 지형과 구조를 이해할 수 있도록 돕습니다. 또한, 지구과학을 통해 땅속에 숨겨진 비밀을 밝히고, 인류에게 필요한 석유 에너지가 어디에 존재하는지 탐색합니다.
‘3부 화학으로 탐구한 석유 에너지’에서는 물질을 이루는 기본 입자와 그 결합 방식을 살펴보고, 이를 통해 새로운 기체, 액체, 고체 상태로 변화하는 특성을 관찰합니다. 또한, 화학 반응과 물질의 특성을 연구하면서 우주 초기의 원소부터 현대 사회에서 에너지원으로 활용되는 복잡한 화합물까지, 화학이 밝혀낸 신비로운 원리를 이해할 수 있도록 합니다.
‘4부 물리학으로 들여다본 석유 에너지’는 우리가 일상에서 접하는 운동과 에너지, 전기와 자기, 파동과 빛과 같은 물리적 개념을 통해 석유 에너지의 원리를 탐구합니다. 이를 바탕으로, 전 세계가 사용하는 에너지가 자연 속에 어떻게 숨겨져 있는지 이해할 수 있도록 돕는 길잡이 역할을 합니다.

작가정보

저자(글) 이상현

세종대학교 지구정보과학과를 졸업하고, 영국 헤리엇와트대학교에서 석유공학 석사 학위를 받았습니다. 현재 한국석유공사 글로벌기술센터에서 근무하는 18년 차 석유공학자로, 남미, 중동, 중앙ㆍ동남아시아의 석유 개발 프로젝트를 맡아 전문성을 쌓아왔습니다. 또한, 베트남에서 주재 근무하며 생산 현장을 직접 경험했습니다. ‘찾아가는 미래 에너지 교육’ 강연을 통해 학생들과 소통하며, 과학기술을 보다 쉽게 전하고자 글을 쓰고 있습니다.
국제석유공학학회(SPE)에 「히스토리 매칭 자동화」 관련 논문을 발표했으며, 지은 책으로 《석유야 놀자》가 있습니다.

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