헬륨 산업의 한계는 하늘이다

Marlon McDougall씨에게 있어서 필요는 발명의 어머니였다.

원유 및 가스 산업에 35년을 일한 McDougall 사장은 점점 더 높아지는 규제, 환경주의자들의 압력, 파이프 라인의 제한 그리고 매장량 고갈이 더해지면서 점점 더 높은 비용을 요구하고 있는 것에 대한 좌절감을 느끼고 있었다.

McDougall 사장은 2019년에 “새로운 오일”로 불리우는 헬륨 (helium)에 접근할 기회를 가졌다. 그는 현재 캘거리에 본사를 둔 North American Helium의 사장 (CEO 겸직)이다. 그는 헬륨에 대해 1980년대 원유탐사를 하면서 느끼었던 것과 같은 기분을 갖고 있다고 했다.

헬륨은 모든 물질의 23 퍼센트를 형성하고 있다. 그러나 방사선 토륨과 우라늄 파괴에 의해 생성되는 이 원소는 지구상의 희귀자원이다. 대체로 헬륨 가스는 퇴적암 깊숙이 갇혀 있다.

사스캐치완은 헬륨 가격이 하락하기 이전인 1960년대와 1970년대에 커머셜 헬륨 가스전 시설을 운영했었다. 최근까지 헬륨의 주요 소비처는 군사, 하늘을 나는 풍선 그리고 파티용 풍선으로 제한되어 있었다. 그러나 기술의 진보가 수요를 증가시켰다.

University of Alberta의 John Beamish 교수 (물리학 전공)는 지난해 CBC와의 인터뷰에서 “나에게 있어서, 헬륨은 필수품이다.”라는 말을 했다. Beamish 교수는 액화 헬륨을 사용하여 재료의 기본특성을 연구하고 있다. 그의 연구소는 매년 최대 30,000 리터의 액체 헬륨을 사용하고 있다.

Beamish 교수 “나는 절대 영도 (-273C)보다 1/10도 낮은 온도에서 측정을 수행해야 하는데, 액체 헬륨을 제외하고는 그 온도에 도달할 수 있는 방법이 없다.”고 했다. 헬륨은 냉각제로도 매우 유용하게 사용되므로 MRI, 로켓, 항공 우주, 플라즈마 용접, 광섬유 생산, 극저온, 입자 가속기 그리고 핵융합 연구의 초전도 자석에 필수적이다. 또한, 바코드 스캐너와 일부의 호흡기 질환 치료에도 사용된다.

미국 정부는2015년에 국가전략 물자로 지정하여 국토관리국 (BLM)에서 전략적으로 보존해 오던 헬륨을 6년에 걸쳐 민간에게 매각하기로 결정한 바가 있다. 미국은 글로벌 수요의 40 퍼센트를 담당하고 있지만, 30 퍼센트만을 소비하고 있다.

미국의 헬륨 채굴량이 줄어들고 있기 때문에, 캐나다가 그 갭을 메울 수 있을 것으로 예상되고 있다.

세계 헬륨의 약 97 퍼센트는 천연가스 또는 액화천연가스 (LNG) 생산이 부산물로 생산되고 있다. 2019년 4월 기준으로, 세계에는 14개 액체 헬륨 공장이 있다. 카타르 (Qatar)는 전세계 공급량의 32 퍼센트를 생산하고 있는데, 2020년에 세번째 공장을 오픈할 것으로 예상되고 있다.

5개 회사가 헬륨 글로벌 생산량의 3분의 2를 책임지고 있다. 이것은 유지 보수로 인한 생산 중단 및 지연 그리고 예상치 못한 문제 발생으로 인해 공급이 급격하게 감소할 가능성이 있다는 것을 의미한다. 실제로 2006년 이후로 3번이나 헬륨가격이 일시적으로 2배나 상승했고, 헬륨 탱크의 소매가격은 3배로 상승한 바가 있다.

서부 캐나다는 미량의 메탄과 이산화탄소와 함께 질소 95 퍼센트의 원료가스에 헬륨이 함유되어 있기 때문에 이상적인 공급원이다. 원료가스에서 1에서 2 퍼센트의 헬륨이 추출되는 동안에 환경영향을 최소화하면서 대기로 배출할 수 있다. 일부 헬륨은 2킬로미터 보다 깊은 곳에 있지만, 높은 압력은 낮은 곳에 있는 것을 생산한 후에 생산하면 되기 때문에 더 오래 생산할 수 있다는 의미도 갖고 있다.

Saskatchewan Geological Survey에서 Melinda Yurkowski (석유 지질학 전공) 수석은 “사스캐치원 헬륨의 밀도가 LNG에서 추출한 것에 비해 훨씬 높기 때문에 좋은 공급원이 될 것으로 본다. 그리고 일부의 국가에서는 정치적인 상황에 따라서 변화가 있을 가능성이 높기 때문에 사스캐치완은 비즈니스를 하기에 아주 매력적인 곳이다.”고 했다.

사스캐치완은 헬륨 추출에 약 300개의 시추공사를 허락했는데, 지난해에 거의 100건의 공사가 있었다. 이것은 1.7 밀리언 헥타르에 해당하는 면적이다. North American Helium은 13개의 새로운 헬륨 시추공을 뚫을 정도로 가장 활발한 움직임을 보이고 있는 기업이다. 회사의 5개년 계획에는 현재 매년 7 빌리언 큐빅 피트에 달하는 글로벌 수요를 충족시킬 시추, 분리 공장 그리고 액화 시설이 포함되어 있다.

미국 버지니아 (Virginia)에 본사가 있는 Weil Group Resources는 사스캐치완에 있는 예전 가스전 2곳을 2016년부터 재가동하고 있다. Weil Group Resources는 사스캐치완의 Mankota 근처에 10 밀리언 달러를 투입하여 연간 40 밀리언 큐빅 피트를 처리할 수 있는 헬륨 분리 공장을 건설했다. 이 회사는 알버타로 사업을 확장하려는 계획을 갖고 있으며, 고압 탱크에 헬륨을 선적하기 위한 액화시설도 건설할 예정이다.

Yurkowski 수석은 “헬륨 산업은 아직 초기단계이다.”고 하면서 “그래서, 어느 정도의 잠재력을 갖고 있는지를 말하는 것은 어렵다. 지금 호황을 누리는 자원분야와 마찬가지로, 하늘 (sky)이 한계이다.”고 했다.

우리는 가장 가볍고 차가운 요소로부터 무엇을 기대할 수 있을까?

(Source: Troy Media. Lee Harding is a research associate with the Frontier Centre for P///ublic Policy.)

헬륨 탐사가 늘어나는 서부 캐나다