우리나라는 국내 소비 에너지원의 97%를 수입에 의존하는 세계 10위권의 자원빈국이다. 자급자족이 불가능해 수입으로 충당해야 한다. 지난 2014년 한 해도 371조원의 자원을 외국에서 수입했다. 자원 수입을 위해 한 가구당 2천만 원 이상을 지불한 셈이다.

황인상 기자 his@

우리나라는 석유 한 방울 나지 않은 자원빈국으로, 에너지 의존도는 심각한 수준이다. 한국경제가 ‘빛 좋은 개살구’ 신세를 벗어나려면 에너지 문제부터 해결해야 하는 이유다. 이제는 글로벌 자원시장 변화 흐름을 진단해 선제적 대응책을 마련해야 할 중요한 시점이다.

석유 탐사하는 ‘지하 영상화 기술’ 개발

▲ 신창수 교수

신창수 서울대학교 에너지자원공학과 교수는 최근 진동파를 활용해 석유 매장 지점을 정확히 짚어내는 기술 개발에 성공해 화제를 모으고 있다. 신창수 교수가 세계 최초로 선보인 석유탐사 ‘지하 영상화 기술’은 석유 에너지 분야의 탐사와 개발, 생산, 시스템 개발 등 미래 에너지자원 대안의 핵심 기술이다. 신창수 서울대학교 에너지자원공학과 교수는 “지하 영상화 기술은 석유, 천연가스 등 에너지 자원이 매장되어 있는 장소를 지질학적 정보를 이용해 자원이 존재할 가능성이 높은 지역을 탐사한다”며 “정확한 데이터 분석과 측정을 기반으로 석유가 매장된 위치와 매장량의 평가를 위해 지하지층 구조를 시각화하는 기술이다”고 설명했다. 이 기술은 파동방정식을 이용해 컴퓨터로 시뮬레이션된 합성기록과 현장기록의 차이를 최소화하여 지하지층의 속도를 자동적으로 구해서 지구내부의 물 성치를 분석하는 첨단기술로 평가받는다. 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 덧붙였다. 일반적으로 완전파형역산 기법은 실제 현장에서 활용됨에 있어 국부 최소 점들의 존재로 인한 비유일해 문제, 수치분산의 억제를 위한 엄청난 계산량, 그리고 현장자료의 저주파수 부재로 인해 속도모델의 장파장 성분을 추정할 수 없다는 문제점과 한계가 있다. 이에 신 교수는 많은 사람들이 불가능하다고 생각했던 라플라스 변환을 파형역산에 도입함으로써 국부 최소점 문제를 완화시켜 완전파형역산의 수렴성을 향상시켰다. 특히 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.

음파 이용해 인체를 영상화하는 기술 개발에 몰두
파형역산기술의 발전과 더불어 지난 30여 년간 석유 탐사기술 연구에 몰두해온 신창수 교수는 지금까지 SCI급 논문 116편을 발표했으며 이러한 연구 성과는 다른 연구자들에 의해 총 2,846회 피인용되기도 했다. 특히 석유물리탐사 분야에서 영향력 있는 학술지 중 하나인 국제지구물리학저널(Geophysical Journal International)에 라플라스 영역 완전파형역산에 관한 논문을 2008년과 2009년 연이어 발표했으며, 각 논문은 지난 8월 기준, 타 학술지에 각각 167회와 94회 피인용되었다. 이러한 공로를 인정받아 신 교수는 지난 9월, 대한민국학술원상을 수상하는 쾌거를 거두었다. 대한민국학술원상은 인문학, 사회과학, 자연과학부문에서 학술연구 또는 저작이 우수해 학술발전에 공로가 있는 학자에게 수여된다.

여기에 만족하지 않고 최근 신창수 교수는 평생에 걸쳐 인체를 영상화하는 장비인 MRI, CT, 초음파기기들과 원리가 동일한 지하영상화 기술을 연구하는 중이다. 이 기술과 노하우는 기존에 사용되고 있는 초음파에 비해 훨씬 낮은 주파수를 가진 음파를 이용해 인체를 영상화하는 것이다. 이것이 성공한다면 의료계의 큰 혁명이 일어날 것으로 전망된다. 신 교수는 “지금까지 석유자원을 찾기 위해 땅속을 훤히 들여다보는 완전파형역산 기술을 개발하기 위해 파동의 전파를 연구하고 활용했다”면서 “앞으로는 현재까지 개발된 기술과 노하우를 바탕으로 음파를 이용해 인체를 영상화하는 장비의 개발에 도전할 계획이다”고 설명했다. 이어 “남들과 다른 창의적인 생각을 통해 그 벽을 허물 때 기존 연구성과 이상의 훌륭한 업적을 이룰 수 있다”며 “기술을 상업화하여 새로운 기술로 탐사해서 우리나라에서 석유를 찾을 수 있게 기술력과 연구력을 다해 매진할 것”이라고 청사진을 제시했다. NM

▲ 신창수 교수가 세계 최초로 선보인 석유탐사 ‘지하 영상화 기술’은 석유 에너지 분야의 탐사와 개발, 생산, 시스템 개발 등 미래 에너지자원 대안의 핵심 기술이다.