암석을 깨트려 석유를 얻는 혁신적 프래킹 기술을 활용하여 지구 지각의 뜨거운 열에서 무한대의 청정에너지를 뽑아낼 수 있다면? 지열에너지를 통한 친환경 에너지 꿈을 이루기 위해 팀 라티머는 빌 게이츠와 제프 베이조스, 마크 저커버그 등 거물들로부터 4억 달러 이상을 투자받는 데 성공했다. 그러나 트럼프 대통령이 공약을 지킨다면 그의 목표 달성은 어려워질 수 있다.

▎ 사진:FORBES KOREA FEBRUARY 2025 PHOTOGRAPHS BY JAMEL TOPPIN FOR FORBES

팀 라티머(Tim Latimer)는 어렸을 때부터 땅 파는 걸 좋아했다. “7살 때 땅에 구멍을 내보겠다며 일주일간 판 적도 있습니다.” 그가 말했다. “터널처럼 생긴 멋진 클럽하우스를 TV에서 보고 나서였어요. 저도 비슷한 걸 갖고 싶었거든요.” 10대였던 2008년에는 미국에서 마지막으로 완공된 대규모 석탄화력발전소 샌디 크리크(Sandy Creek Energy Station)가 텍사스주의 소도시 리젤(Riesel)에서 8㎞ 떨어진 곳에 착공된 후 낮게 펼쳐진 시골 풍경 위로 우뚝 솟아오르는 모습도 인상 깊게 지켜봤다. “눈으로 직접 볼 수 있었죠. 에너지는 우리 생활에서 너무 중요하지만, 그런 발전소가 들어오면 장점과 단점이 함께 따라온다는 사실을요.”

2019년 포브스 ‘30세 미만 30인’에 선정된 라티머는 땅 파기와 에너지에 대한 깊은 열정으로 아직 35세라는 젊은 나이에 탄소배출 ‘제로’ 에너지를 향한 돌파구를 마련하느냐, 아니면 엄청난 돈을 탕진한 몽상가로 남느냐의 갈림길에 섰다.

휴스턴에 본사를 둔 퍼보 에너지(Fervo Energy) CEO이자 공동 창업자인 라티머는 셰일 암반에서 석유와 천연가스를 추출하는 ‘프래킹(fracking)’ 기술을 적용해 2.43㎞ 이상 지하에 있는 아주 뜨거운 암석에서 사실상 무한대의 지열에너지(지구핵에서 나오는 열에너지)를 뽑아내기 위해 4억 달러가 넘는 투자금을 모집했다. 퍼보에 자금을 댄 투자자 중에는 미쓰비시 중공업(Mitsubishi Heavy Industries)을 비롯한 전통적 석유가스 생산업체뿐 아니라 마크 저커버그가 있으며, 기후변화를 테마로 빌 게이츠가 조직하고 제프 베이조스, 마이클 블룸버그, 레이 달리오, 레이드 호프먼 등 한 무리의 억만장자들이 후원한 벤처투자 펀드 브레이크스루 에너지 벤처스(Breakthrough Energy Ventures)도 있다.

향후 3년간, 퍼보는 유타주 밀포드 근처 에스칼란테사막에서 50m 높이의 굴착 장치를 이용해 총 80개의 시추공(지열에너지를 뽑아 올릴 구멍)을 뚫을 예정이다. 퍼보는 벌써 20개의 시추공을 팠다. 각 구멍은 지름 16㎞에 깊이는 2.4㎞로 들어가고, 그 지점에서 다시 수평으로 1.6㎞를 더 뻗어나가는 모양을 하고 있다. 온도가 화씨 400도에 달하는 아주 뜨거운 화강암을 뚫어야 하기 때문에 굴착 난도는 상당히 높다. 일단 구멍을 다 파고 나면 모래를 넣은 고압의 물을 쏘아서 암석에 균열을 만드는 것이 다음 단계다.

그럼 퍼보는 센서를 이용해 균열이 어디까지 퍼졌는지 정확한 지점을 파악하고, 다음 구멍을 파서 두 번째 구멍에서 만들어낸 균열이 첫 번째 균열과 서로 연결될 수 있도록 한다. 이렇게 지열에너지를 뽑아 올리는 구멍 두 개가 한 쌍으로 연결되면, 퍼보는 차가운 물을 첫 번째 구멍에 내려보내 암석의 균열 사이로 들어가게 한다. 암석의 열에너지가 작용해서 물이 증기로 변하면 퍼보는 이 증기를 두 번째 구멍을 통해 지표면으로 끌어올려 터빈을 작동하는 지열에너지로 활용한다. 두 개 구멍은 일종의 폐쇄형 순환 고리를 만들어서 냉각 이후 응결된 물은 다시 첫 번째 구멍으로 들어가 재가열된다.

굴착 부지를 임대하고 4년이 조금 안 된 10월, 라티머는 ‘케이프 스테이션(Cape Station)’으로 명명된 유타주 프로젝트의 규모를 확대할 수 있는 연방정부의 허가를 받았다. 유타주에서 그는 2030년까지 “70억 달러”를 투자해 제로 탄소의 지열에너지 2000메가와트(2기가와트)를 생산할 계획이다. 이는 200여만 가구에 전기를 공급하기에 충분한 양이다.

AI로 개발 속도가 빨라질 가능성

▎ 사진:PHOTOGRAPHS BY JAMEL TOPPIN FOR FORBES

암반의 균열된 틈을 따라 얻는 지열은 “석유가스 산업에 프래킹이 가져왔던 것만큼 청정에너지 업계에 엄청난 혁명을 가져올 것”이라고 라티머는 말했다. 미국 국립에너지연구소(National Renewable Energy Laboratory) 계산에 따르면, 초고온 암반에서 뽑아내는 지열에너지는 2050년까지 미국 전체 발전량의 12%를 차지할 가능성이 있다.

물론 가격은 비쌀 것이다. 적어도 초기에는 그렇다. 그러나 라티머는 지열에너지가 지난 15년간 무려 80%나 저렴해진 태양에너지의 전철을 밟을 수 있을 것으로 희망한다. 라자드(Lazard) 측 계산에 따르면, 현재 자본 비용과 연방정부 보조금을 모두 반영한 태양에너지 비용은 킬로와트시(kWh)당 6센트다. 석탄 12센트, 천연가스 8센트보다 낮은 비용이다. 수십 년간 지열을 연구해온 텍사스 A&M대학의 사무엘 노이나트 교수는 첨단 지열 프로젝트를 상업용 판매 단계로 끌어내는 데 250억 달러가 소요되고, 텍사스주 전체에 전력을 제공할 수 있는 100기가와트급으로 규모를 키우는 데 2500억 달러가 필요하다는 미국 에너지부의 공식 발표 수치를 거론했다.

지금까지 지열에너지를 뽑아 올릴 구멍 20개를 뚫은 퍼보는 구멍 하나를 뚫는 데 걸리는 시간을 70일에서 21일로 단축하는 데 성공했고, 굴착 비용은 절반가량으로 줄였다. 라티머는 케이프 스테이션 프로젝트의 비중이 결국 kWh당 4.5센트로 내려올 수 있다고 예상한다. 그러면 유틸리티급 태양·풍력 에너지 프로젝트와 비교해도 경쟁력을 가질 수 있게 된다.

AI로 개발 속도가 빨라질 가능성도 존재한다. 공개적으로 재생가능 에너지 발전에 임하겠다고 약속한 다수의 빅테크 기업이 갑자기 원자력으로 몰려든 이유는 바로 데이터센터의 안정성 때문이다. 구글은 스타트업 카이로스(Kairos)와 신규 원자로 계약을 체결했고, 마이크로소프트는 스리마일 아일랜드(Three Mile Island)를 재부팅하려고 한다. 아마존은 3월 펜실베이니아 원자로가 있는 곳에 데이터센터를 함께 세우기 위해 6억5000만 달러를 지불했다. 그러나 장기적으로 봤을 때 지열에너지는 이들에게 더 나은 선택안이 될 수 있다. 원자력에너지와 마찬가지로 지열에너지 또한 일조량이나 바람 등의 변수에 상관없이 24시간 내내 생산될 수 있는 데다가 원자력보다 안전하고 고약한 핵폐기물도 만들어내지 않기 때문이다.

퍼보는 구글 데이터센터와 장기계약을 체결해 발전 전기 115메가와트를 선판매했고, 서던캘리포니아 에디슨(Southern California Edison)과도 320메가와트 규모의 계약을 체결했다. 케이프 스테이션은 165개 터빈을 갖춘 풍력발전단지 옆에 전략적으로 자리해 이미 완비된 풍력단지의 고압 송전선을 활용할 계획이다.

유타주 밀포드의 경우 환태평양 화산대의 동쪽 끝자락에 자리한다는 지리적 이점도 있다. 덕분에 뜨거운 암석들이 상대적으로 지표면 가까이에 분포되어 있다. 게다가 근방에는 멸종위기종이나 역사 유적지가 없고, 밀포드 주민 수가 1800명 정도라서 혐오시설 반대를 외치는 활동가들도 없다. 오히려 일자리 창출에 목말라 있다고 보는 편이 정확하다. 리스크는 바로 트럼프 대통령이다. 그가 2022년 제정된 인플레이션 감축법(IRA)의 친환경 에너지 보조금을 모두 폐지하겠다는 공약을 지킨다면, 지열에너지의 경제성이 흔들릴 수 있다.

2008년에 라티머는 털사대학에서 기계공학을 배우고 있었다. 석유 에너지 중심의 공학부였지만, 그가 졸업 학년이 됐을 때에는 새로운 프래킹 공법이 큰 화제가 됐다. 프래킹으로 셰일 암반층에서 석유가스를 추출하는 채굴업자들이 엄청난 부자가 됐다는 이야기도 함께 들려왔다. 라티머는 “한창 호황기인 산업에서 일하고 싶었다”고 말했다.

그는 텍사스 남부에 있는 이글포드 셰일 지대에서 굴착 장치로 채굴 작업을 담당하는 주니어 엔지니어로 취직했다. 채굴은 폭발적으로 늘어났지만, (화씨 300도의) 암석이 너무 뜨거워서 시추 장비나 센서가 타버리거나 망가지는 일이 잦았다. 라티머의 상사는 그에게 고열에도 좀 더 잘 견딜 수 있는 장비를 만들어보라는 임무를 맡겼다.

프래킹 기술을 초고온 암석에 적용하는 데 몰두

라티머는 “이전까지는 지열이 뭔지 전혀 알지 못했다”고 말했다. 그래서 그는 닥치는 대로 관련 자료를 읽기 시작했다. 수십 년간 셰브론과 게티오일 등 거대 에너지 기업들이 지열에너지를 활용하려 시도했지만, 대규모로 지열에너지를 생산하는 방법은 파악하지 못했다는 글도 읽었다. 그러던 어느 날, 우연히 보게 된 매사추세츠 공대(MIT)의 2006년 분석 보고서에서 지열에너지 추출의 상업성을 확보하기 위해서는 새로운 시추 공법을 활용해야 한다며 첨단 공법을 제안한 내용을 읽게 됐다.

그는 자료를 보면서 웃음이 터져 나왔다고 한다. MIT 보고서에서 제안한 첨단 공법이란 것이 셰일 오일 암석을 파쇄하기 위해 그가 이미 사용하고 있는 방식이었던 것이다. “처음 든 생각은 ‘너무 뻔한 생각인데 누군가는 벌써 하고 있겠지’였다”고 라티머가 말했다. 그래서 주변에 물어보고 다녔다. 그런데 함께 셰일 오일 프래킹을 하는 업계 사람들은 지열에너지가 뭔지 신경도 쓰지 않았고, 지열에너지 관련자들은 프래킹 기술이 어디까지 발전했는지 잘 모르고 있었다. “마치 서로가 다른 시대를 살아가고 있는 것 같았다”고 8세대째 텍사스에서 살아온 라티머가 말했다.

그래서 그는 프래킹 기술을 초고온 암석에 적용하는데 몰두했고, 이에 관한 글을 써서 스탠퍼드에 입학해 MBA와 지열공학 석사학위 과정을 동시에 밟았다. 스탠퍼드에서 그는 지진을 유발하지 않고 지열에너지를 추출하는 방법에 관해 박사 논문을 쓰고 있던 잭 노벡(Jack Norbeck, 37)을 만났다.

2017년 각자 학위를 취득한 둘은 함께 퍼보를 창업했고, 노벡이 최고기술책임자(CTO)를 맡았다. 둘은 곧바로 에너지부 산하의 로렌스 버클리 국립연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory)가 운영하는 명망 있는 사이클로트론 로드(Cyclotron Road) 프로그램에 들어갔다. 참가한 기업가들이 전문가 자문을 바탕으로 스타트업을 키울 수 있는 2년짜리 펠로십 프로그램이다.

에너지부에서는 이미 지열에너지의 잠재력에 대한 연구를 진행하고 있었다. 2015년 에너지부는 최초로 시도하는 지열에너지 프런티어 연구 관측소(Frontier Observatory for Research in Geothermal, FORGE)를 설립할 후보지 5군데 중 최종 부지를 고민하고 있었고, 지열에너지 프래킹을 연구·실험하고 있던 유타대학 조지프 무어 교수의 설득에 따라 최종 부지를 밀포드로 정했다. 연방 연구기관이었던 FORGE는 모든 연구 결과와 발견 내용을 공개했다. 덕분에 퍼보는 수년간의 추가 작업과 투자비용 수백만 달러를 아낄 수 있었다. “저희한테는 엄청난 액셀러레이터 역할을 해준 거죠.” 라티머가 말했다.

라티머는 셰일 오일 붐에서 다른 귀중한 교훈을 얻었다. 토지 임대는 빨리, 그것도 자주 해야 한다는 것이었다. 그래서 그는 사이클로트론 로드에 있을 때부터 브레이크스루 에너지 벤처스 등이 지원한 자금에서 200만 달러를 빼서 FORGE 근방 토지를 소유한 목장주, 연방기관, 유타 신탁토지관리청(Trust Lands Administration)으로부터 242만8113㎡ 땅을 임대했다.

2022년 퍼보는 자금 1억3800만 달러를 모집해 증기 생산량이 부족했던 네바다의 지열 발전소에서 파일럿 프로젝트를 진행했다. 2.34㎞ 깊이의 구멍 2개를 시추하고 암석에 균열을 낸 라티머와 노벡은 증산에 성공해 발전소를 다시 살려냈다. 라티머에 따르면, 당시만 하더라도 시추공 2개를 연결하여 순환형 고리를 만드는 기술은 이론으로만 존재하고 있었다. 이를 현장에 구현한 건 네바다 발전소가 처음이다.

지난 2월 퍼보는 기업가치를 8억5000만 달러로 인정받고 투자금 2억4400만 달러를 모집했다. 가장 많은 자금을 투입한 투자자는 휴스턴의 에너지 억만장자 존 아놀드(John Arnold)로, 1억 달러를 투자해 지분 17%를 확보했다. 라티머는 지분을 얼마나 보유하고 있는지 정확히 밝히지 않았지만, 포브스 추산에 따르면 그의 지분 가치는 5000만 달러 이상이다.

목표가 높은 만큼 라티머가 극복해야 할 리스크는 당연히 크다. 2032년 전 시작한 지열에너지 프로젝트에는 개발사 투자자본의 30% 세액공제를 해주거나 향후 10년간 생산된 전기 1kWh당 2.75센트의 이전 가능한 세액공제를 제공해주는 법을 트럼프가 폐기하겠다고 약속했기 때문이다. 라티머는 연방정책 변경으로 지열에너지가 다른 재생가능 에너지원 대비 불이익을 당하지만 않는다면 트럼프가 와도 퍼보는 별문제 없을 것이라고 주장한다.

지열에너지 개발에 달려든 건 퍼보뿐만이 아니다. 휴스턴에 본사를 둔 퀘이즈 에너지(Quaise Energy)도 MIT에서 개발한 최신 굴착 기술을 발전시키기 위해 9600만 달러를 모집했다. 전자레인지보다 1만 배강한 고에너지파를 쏴서 지하 깊숙이 있는 화감암을 부수는 방법이다. 에너지 기업 셸(Shell)의 중역이었던 신디 태프가 경영하는 세이지 지오시스템즈(Sage Geosystems)의 경우, 수요에 맞추어 온디맨드로 전력을 제공하는 단일 시추 방식의 마무리 단계에 돌입해 샌안토니오 근방에 파일럿 발전소를 건설하는 중이며, 최대 150메가와트 시스템을 메타에 판매하는 계약도 이미 체결했다.

지열에너지 프로젝트를 진행할 때 기술과 상관없는 난관은 바로 정부 허가와 물, 토지다. 시추공 하나에 수백만 갤런의 물을 쏟아부어야 하는데 퍼보가 개발한 시스템이 폐쇄 순환형이라 하더라도 증발과 누수 등으로 손실되는 물의 양이 있다. (물론 빗물과 무처리 하수, 심지어 염수까지 지열에너지 발전에 쓸 수 있다는 장점도 있다.) 지열발전의 잠재력이 높은 서부의 광활한 토지는 연방 토지관리부(Bureau of Land Management)가 관리하고 있고, 이는 유타주 전체의 70%에 달한다. 정부 허가의 경우 지열에너지가 친환경인 점을 감안하면 석유가스 프래킹에 비해 님비 문제가 불거질 가능성이 적지만, 거대한 시추 장비 자체가 보기 흉해서 거부감을 가지는 사람도 있다고 세이지 지오시스템즈의 태프는 말했다.

프래킹은 작은 지진을 유발할 가능성이 있지만, 지금까지 FORGE의 센서들이 잡아낸 미진은 진도 1.9 정도로 우려할 만한 기준보다 훨씬 낮다. 지구핵의 온도를 바꿔놓을 가능성도 괜한 걱정이다. 화산에서는 인간이 가져갈 수 있는 양보다 훨씬 많은 에너지가 분출되기 때문이다. 우라늄과 토륨의 방사성 붕괴를 통해 9000도까지 온도가 올라가는 지구핵은 앞으로 수십억 년은 더 뜨거운 온도를 유지할 것이다.

이보다는 실질적 문제가 있다. 태프에 따르면, 지열에너지 시추공 하나당 생산량이 향후 5년간 10%가량 감소할 수 있다는 것이다. 퍼보가 전체 에너지 생산량을 유지하려면 계속해서 새로운 구멍을 뚫어야 한다는 뜻이 된다. 이에 라티머는 이글포드에서 프래킹으로 뚫은 유정의 초기 원유 생산량이 1000bpd인데, 1년만 지나면 생산량이 600bpd 정도로 뚝 떨어지기 때문에 그 정도 감소 속도는 문제가 되지 않는다고 말한다.

“열에너지는 암석을 통해 아주 천천히 움직인다. 시간이 많이 지난 후 생산을 멈추게 될 때 아래에서 열이 다시 올라올 것”이라고 말한 그는 열이 충분치 않을 때 해결책은 아주 간단하다고 말했다. “더 깊이 들어가면 되죠.”

- Christopher Helman 포브스 기자

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