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Oil sand -Benefits & Costs

사회과학부200721055

우영재

1.What’s Oil Sand?

2.Oil Sand Process

3.Economic Model -Externality & Benefit/cost Analysis

4.Economic Factor in Oil sand Process

5.Benefit/Cost Analysis in Oil sand Process

6.Conclusion & Reference

※Contents

1.What’s oil sand?★ 오일 샌드 ?

- 비투맨 (Bitumen)+ 물 + 점토 =Oil Sand

- 액체로 채굴되는 원유 (Crude oil) 과 다르게 모래와 혼합된 상태로 채굴이 된다

- 섞여있는 비투맨에서 원유와 유사한 성분을 얻어낼 수가 있다 .

출처 :Rob Engelhardt & Marius Todirescu “An Introduction to development In Alberta’s Oil sands”, Univ.Alberta School of Business,FEB.2005.Page3

2.Oil sand Process• 오일샌드 공정의 핵심

비투맨 모래

점토 물 및미네랄

정제

비투맨

2.Oil sand Process

채굴(Mining)

조건잡기

1차원심

분리

2 차원심분리

정제(Upgrading)

분리(Separating)


∴ 과연 oil sand 채굴 비용에 환경 오염의 대가가 지불되고 있는가 ?

- 어떤 경제활동과 관련하여 다른 사람에게 의도하지 않은 혜택이나 손해 를 가져다 주면서도 이에 대한 대가를 받지도 않고 비용을 지불하지도 않는 상태를 말한다 . - 외부효과는 외부경제와 외부비경제로 구분된다 .

외부효과 (Externality)

http://100.naver.com/100.nhn?docid=154005

http://terms.naver.com/search.naver?mode=all&query=%BF%DC%BA%CE%C8%BF%B0%FA

http://terms.naver.com/search.naver?mode=all&query=%BF%DC%BA%CE%B0%E6%C1%A6

http://terms.naver.com/item.nhn?dirId=1&docId=8351


Negative Externality : 오일샌드 개발 과정에서 발생하는 오염처리 비용

연구의 핵심

1

2

3

Internalizing: Negative Externality 를 비용 (Cost) 에 반영

Benefits & Costs Analyze : 갱신된 비용을 가지고 비용 - 편익 분석


Negative Externality

price

Quan-tity

Q1Q2

사회적 균형점을 위한 양(Q2) 보다 개인이 생산하는 양 (Q1) 이 더 많다 . => 별 도 의 비 용 을 지불하지 않기 때문에 ‘과대 생산’된다 .

1

사회적 균형점

개인 균형점


Internalizing2

출처 : Suduk kim, “lecture2 Economic & Energy Environment Energy”, Ajou Univ,2012,Page 20

Negative Externailty 가 반 영 되 어 생 산 되 고 있 는 재 화 의 PMC( 개 인 한 계 비 용 ) 을 사 회 적 으 로 요 구 되 는 바람직한 SMC( 사회적 한계 비용 ) 으로 옮기게 하는 것 → 균형점이 Em 에서 E* 으로 이동 → 외부효과를 한계비용에 반영함으 로써 Internalizing 할 수 있다 .

- 이산화탄소 처리비용 , 찌꺼기 보상 비용 등- 환경 오염

가격 (Price)규모 (Quantity)…


Benefits & Costs Analyze3

B: 편익 C: 비용

NPV=∑Bt/(1+R)t - ∑ Ct /(1+R)t

미래의 편익에서 미래의 비용을 빼는 것(B: 편익 ,R: 가치 증가율 ,C: 비용 ,t: 시간 )

(1) B-C > 0

(2)B-C=0

(3)B-C<0

수익성 있는 사업

본전만 뽑는 사업

손해 보는 사업


◈ 오일 샌드 생산 과정에 있어서 Negative Externality

- 생산과정에서 발생되는 GHG(GreenHouse Gas)

- 파이프 라인이 지나가는 지역의 토양 오염

- Mining 과정에서 발생하는 지하수 오염

등 등

(1) 비용편익 분석에 가정되는 기간은 30 년으로 정한다(2) 편익 추산 - 과거의 유가자료를 바탕으로 30 년 후 유가 가격 예측 - 앨버타 파이프라인의 종착지가 미국 텍사스주 휴스턴인 점을 감안 유가 추산에는 서부 택사스산 중질유의 가격을 참고한다 (3)Internalizing 과정 -GHG( 온실가스 ) 처리비용 (*GHG 중 가장 대표적인 물질인 이산화탄소를 대표로 설정 ) - 이산화탄소 : 톤당 발생량을 추산한 후 생산량을 곱하여 톤당 가격을

다시 곱해준다 ( 톤당 가격 : 유럽 기후 거래소 가격 이용 )

ʘChicago Climate Exchange 는 2012 년 3 월을 끝으로 폐장됨 .


비용 편익 분석에서 고려해야 할 점들


비용 편익 분석에서 고려해야 할 점들

출처 : 캐나다 에너지 센터 (http://www.centreforenergy.com/AboutEnergy/ONG/Oilsand-sHeavyOil/Overview.asp?page=12)

서부 택사스 산중질유를 기준으로거래된다고 명시 .

앨버타 주의 석유를 30 년 동안 퍼올린다면 얻을 수 있는 편익은 어떻게 될까 ?

4.Economic Factor in Oil sand Process1

출처 :Indexmundi(www.indexmudi.com)


1982~2012 년 동안의 서부 택사스중질유의 가격 증가율은 연간 1.03%앞으로 30 년 동안 매년 1.03% 씩 증 가 한 다 고 가 정 한 다 면 , 현 재 91.44$ 인 유 가 가 2042 년 에 는 124$ 에 이를 것으로 예상할 수 있다 .

출처 : indexmundi 의 유가자료 , 계산은 본인이 직접

1. 직접 계산 시에 유가 예측


논문 출처 :Yulia Reuter 외 , “Canada’s Oil Sands Shrinking Window of Opportunity”,RiskMatrix Group,2010,page21

2.EIA 와 AEO 의 유가 예측

지속적으로 상승하여2035 년에 약 135$ 에

이를 것으로 전망


그렇다면 , 30 년 동안 얼마나 뽑아낼 것인가 ?

논문 출처 :Yulia Reuter 외 , “Canada’s Oil Sands Shrinking Window of Opportunity”,RiskMatrix Group,2010,page27

현 재 연 구 되 는 것 이 긍 정 적 인 결 과 를 가 져 온 다 는 낙 관 적 인 전망치

현 재 건 설 된 공 정 법 이 나 수용도를 고려한 생산량현실적인 전망치

낙관치를 따를 경우 : 일간 380 만 베럴 (in-situ+mining)현실치를 따를 경우 : 일간 190 만 베럴 (in-situ+mining)


가정 : 유가 및 생산량은 미래 측정치를 사용한다 .

편익(Benefits)

유가( 베럴당 )

연간생산량

전망치

유가 계산 방식낙관적인 성장 전망치

( 일일 380 만 bbls 생산 )현재 설비에 근거한 예측

( 일일 190 만 bbls 생산 )

직접 계산 방식($124 / bbls )

5,159,640,000,000 $( 약 5 조 1600 억 $)

2,579,820,000,000( 약 2 조 5800 억 $)

미국 에너지 정보부 (EIA) 와 에너지 예측 (AEO) 치

($135 / bbls )

5,617,350,000,000 $( 약 5 조 6200 억 $)

2,808,675,000,000( 약 2 조 8100 억 $)

30Year


앨버타 주의 석유를 30 년 동안 퍼 올린다면 들어가는 비용은 어떻게 될까 ?

2

- 오일 샌드를 개발하는데 지불하는 대가를 비용이라고 가정한다

생산과정서소요되는

비용

이산화탄소처리 비용 규제 관련 비용

토양 , 수질오염 처리 비용

Internalizing 해야 할Negative Externality


생산 과정에서 발생하는 비용

오일샌드를 땅에서 파낼 때 증기의 압 력 을 이 용 해 서 땅 으 로 퍼 올 리 는 방식을 사용

수증기에 사용되는

물

수증기를끓이는데 드는 가스

Government of Alberta, http://www.energy.gov.ab.ca/OilSands/791.asp;Canadian Energy Research Institute (CERI), 2008 http://www.ceri.ca/

출처

본 연구에서는 이미 내재화되어 있다고 가정하고 시작함 .


이산화탄소 처리 비용

박성권 ,” CaO 침지법을 거친 폐오일샌드를 이용한 이산화탄소 광물고정화 반응 공정 모사 = (The) Study on the Process Simulation of Carbon Dioxide Mineral Carbonation using Spent Oil Sand through CaO Soaking”, 아주대학교 에너지시스템학부 , 2010, pp2, table1

오일 샌드 1 배럴당 일반 원유의 3 배의 이 산 화 탄 소 가 발생한다 .

계산에 사용In-situ : 137kgMining : 113kg

(평균치 )

http://www.riss.kr/search/detail/DetailView.do?p_mat_type=be54d9b8bc7cdb09&control_no=961451bbe84085cdffe0bdc3ef48d419

















-2011 년 6 월 이후에 큰 폭으로 하락하였고계속 하락하는 추세에있다 .- 이러한 추세를 나타낸 다 면 직 접 적 인 추세예측을 30 년 동안 하 기 에 는 어 려 움 이 따른다 .

출처 :Global Markets In Clear View(https://www.theice.com/marketdata/reports/ReportCen-ter.shtml?reportId=83#report/87)



탄소 배출권 가격 예측 : 지난 6 개년간의 자료 (06.6 월 ~12 년 .5 월 ) 들의 평균값으로 30 년 동안의 탄소배출권 가격을 가정 .

<OP-TION>

◎17.33€◎14.80€

1€=1.3$

광산 개발하고 남은 찌꺼기 ( 광미 ) 를 처리하는 비용


토양 , 수질 오염 처리 비용

토양 개선 비용 ( 광미 개선 비용 )

- 캐나다 오일 샌드 산업은 하루에 310 만 베럴의 찌꺼기 (tailing) 을 배출하고 있다 .- 이 것은 각종 중금속과 유해물질이 함유된 유독성 물 질 로 토 양 및 수 질 오 염 을 일으키는 주된 요인으로 작용한다 .

출처 : :Yulia Reuter 외 , “Canada’s Oil Sands Shrinking Window of Op-portunity”,RiskMatrix Group,2010,page58 paragraph 2



1 베럴의 석유에서 17.5 베럴의 찌꺼기가 생성



1.re-vegetation: 파괴된 산림을 복원하는 비용

2. bioremediation : 미생물 이용한 환경 개선

개선비용($114,000/

ha)( 면적 : 53,000

ha)(mid 2009 기준 )

The high-end figure of CAD $50/ton for solids reme-diation cost (i.e. ARO eff ect) is broadly accepted within the industry, while the low end comes from consultation with a bioremediation expert, Fiton Tech-nologies.83 This low-end quote assumes that Fiton Tech-nology’s proprietary biocatalysis process, when applied to existing tailings accumulations, would produce economies of scale and drop the remediation cost to CAD $15/ton.

Yulia Reuter 외 , “Canada’s Oil Sands Shrinking Window of Op-portunity”,RiskMatrix Group,2010,page71,paragraph 5

-bioremediation

1.최대 : $50/ton2.최소 : $15/ton

( 계산 시 : $32/ton 으로 계산 )

( 추가적인 폐기물 투입이 없다고 가정할 때 )토양이 복원되는 데 40 년이 걸린다 .

Low Carbon Fuel Standards (LCFS) – 저 탄소 연료 기준

2007 년 알버타에서 탄소배출에 대해 부과되는 톤 당 15 캐나다 달러의 추가 부담금


규제 관련 비용

규제 1

규제 2

탄소를 많이 배출하는 오일샌드

사업자

미국 , 캐나다 연방정부가 정한 탄소 배출 기준을 충족하지 못할 경우

1.LCFC 구매 = $100/ton ( 매우 큰 부담 )

2. 탄소 처리 ( 탄소 배출권 구매 or 처리 기술 ) = $11.4/barrel 가격 상승


비용(Costs

)생 산 비

이산화탄소거래비용

오염처리비용

규제비용

Internalizing 된 cost

30Year


비용 요소들

처리 공정들

생산 비용이산화 탄소

거래 비용오염 처리 비용 규제 비용 합계

Steam-assistedGravity

drainage(In-situ)

1,539,570,000,000 $(배럴 당 37$ 씩 380 만 t)

16,496,309,466,000 $( 일 380 만 b 생산 )( 톤당 14 유로 추정 )

4,275,000,000 $(녹화 비용 )

+ 182,418,240,000(bioremediation)

=186,693,240,000$

1,299,600,000 $(380 만 배럴 생산 시 )

(LCFS 에 의해 상승된 가격 )+

271,890,000( 앨버타주 )

=573,593,850,000 $

18,796,166,556,000$

( 약 18 조 8 천억 $)

769,785,000,000 $10,015,616,461,500 $

(190 만 b 생산 )( 톤당 17 유로 추정 )

(녹화비용 )+91,209,120,000

=95,484,120,000 $

649,800,000(190 만 bbl)+

135,945,000( 앨버타주 )=286,796,925,000$

10,474,876,006,500$

( 약 10 조 4700 억 $)

Cyclic steamStimulation

(In-situ)

1,747,620,000,000 $ 16,496,309,466,000 $ 186,693,240,000 $ =573,593,850,000

$

19,004,216,556,000$

( 약 19 조 42 억 $)873,810,000,000$

10,015,616,461,500$

95,484,120,000$ =286,796,925,000$

11,271,707,506,500$

( 약 11 조 2700 억 $)

Mining(Mining) 2,621,430,000,000 $

13,588,195,034,000 $ 186,693,240,000 $

=573,593,850,000 $

16,969,912,124,000$

( 약 16 조 9700 억 $)

1,310,715,000,000$ 8,261,055,913,500 $ 95,484,120,000$=286,796,925,000

$

9,954,051,958,500$

( 약 9 조 9500 억 $)

SCO Integrated(Mining andUpgrading)

4,077,780,000,000$13,588,195,034,000

$ 186,693,240,000 $=573,593,850,000

$

18,426,262,124,000$

( 약 18 조 4300 억 $)

2,038,890,000,000$ 8,261,055,913,500$ 95,484,120,000$=286,796,925,000

$

10,682,226,958,500$

( 약 10 조 6800 억 $)

전망치

유가 계산 방식낙관적인 성장 전망치

( 일일 380 만 bbls 생산 )현재 설비에 근거한 예측

( 일일 190 만 bbls 생산 )

직접 계산 방식($124 / bbls )

5,159,640,000,000 $( 약 5 조 1600 억 $)

2,579,820,000,000( 약 2 조 5800 억 $)

미국 에너지 정보부 (EIA) 와 에너지 예측 (AEO) 치

($135 / bbls )

5,617,350,000,000 $( 약 5 조 6200 억 $)

2,808,675,000,000( 약 2 조 8100 억 $)


약 5 조 $(380 만 bbl 기준 ) 약 2 조 ~3 조 $(190 만 bbl 기준 )

편익의 수준 (B)

약 17 조 7500 억 $(380 만 bbl 기준 )

약 10 조 $(190 만 bbl 기준 )

비용의 수준 (C)

Negative Externality 를 Internalizing 해본 결과Oil sand Process 는 비용이 편익보다 더 크다


Result

- 생산 비용 만으로 따진다면 오일 샌드는 국제 유가가 지속적으로 현재 상태를 유지하며 증가할 경우 편익 (5 조 ) 이 비용 (1~2 조 ) 보다 크다

- 그러나 이산화탄소 처리 ( 본 연구에서는 탄소 배출권 거래로 해결한다고 가정 ) , 폐기물 처리 , 규제 비용 지불 등 따로 고려되지 않았던 비용들 (Negative Externality) 을Internalizing 하게 되면 비용이 급격하게 증가하는 것을 알 수 있다 .

- 편익을 측정하는 요소가 빈약함 .

-탄소 포집 및 저장 (Carbon Capture and Sequestration, CCS) 기술에 대한 미흡한 고려

-30 년간의 기술 발전도를 고려하지 않은 미흡한 모형

-Negative Externality 에 대한 모호한 개념 정의로 인해 범주가 넓어짐

-환경 오염 이외에도 원주민 보상 문제 , 수송 파이프라인 비용 등을 고려하지 못함

-NPV 에서 가치 증가율 (r) 을 제대로 반영하지 못하였음 .


유의점 및 아쉬운 점

6.Conclusion & Reference< 참고 문헌>- 박용기 외 3 명 , “ 오일샌드 고부화기술 동향” ,korean Chem.Eng.Res,Vol45,No.2,April,2007,pp.109-116

-Rob Angelhardt,Marius Todirescu,“An Introduction to Development in Alberta's Oil Sands”, University of Alberta School of Business,pp1-pp15

- 박 성 권 ,” CaO 침지법을 거친 폐 오일샌드 를 이용한 이산화탄소 광물고정화 반응 공정 모사 = (The) Study on the Process Simulation of Carbon Dioxide Mineral Carbonation using Spent Oil Sand through CaO Soaking”,아주대학교 에너지시스템학부 , 2010, pp2, table1

-김수덕 , “lecture2 Economic & Energy Environment Energy”, Ajou Univ,2012,Page 20

-캐나다 에너지 센터(http://www.centreforenergy.com/AboutEnergy/ONG/OilsandsHeavyOil/Overview.asp?page=12)

-Indexmundi(www.indexmudi.com)

-Yulia Reuter 외 , “Canada’s Oil Sands Shrinking Window of Opportunity”,RiskMatrix Group,2010 ( 다수 페이지 인용 저널 )

-Government of Alberta, http://www.energy.gov.ab.ca/OilSands/791.asp;Canadian Energy Research In-stitute (CERI), 2008 http://www.ceri.ca

-Global Markets In Clear View (https://www.theice.com/marketdata/reports/ReportCenter.shtml?reportId=83#report/87
















http://www.centreforenergy.com/AboutEnergy/ONG/OilsandsHeavyOil/Overview.asp?page=12

http://www.indexmudi.com/

http://www.ceri.ca/

감 사 합 니 다 !!

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