투자공부/원유 시장

[투자공부] 석유 시장에 대한 이해 - (1) 석유 산업의 구조

[앙금빵] 2024. 8. 2.

개요

AI 혁명에 따른 에너지 섹터에 대한 투자 검토 목적과 더불어 최근 핫이슈인 한국에서 유전 관련 기사에 대한 내용 이해를 위한 목적이다.

워랜 버핏 경우 이전부터 OXY, CVX와 같은 원유 회사에 많은 비중을 가지고 있으며 계속해서 그 비중을 늘려나가고 있다. 이와 관련하여 어떠한 관점을 바탕으로 투자의 대가인 워랜 버핏은 친환경으로 넘어가는 패러다임에서 원유 회사에 투자를 진행하는지에 대한 이해를 해보고자 한다.

워랜 버핏 포트폴리오 (참고)

본 글은 GS칼텍스 공식홈페이지 "에너지학 개론" 기반으로 작성이 되었다.

1. 석유 시장에 대한 이해

1-1. 석유란 무엇인가?

(1) 석유란 자연상태에 존재하는 불에 타기 쉬운 액체를 원유 또는 광유라고 하며 이를 증류와 같은 정유 공정을 통하여 정제하여 만들어진 제품을 모두 일컫는다. (참고)

세계석유공학자협회(SPE)는 석유를 자연발생적으로 존재하는 탄화수소의 혼합물로 정의한다.

(2) 석유 유전이 성립되려면 근원암, 저류암, 덮개암 및 집유 구조가 필수적이며 이러한 장소는 지구상에서 한정적이다. (상세내용)

발전원으로 이용되는 천연가스 역시 석유 채굴 지역에서 생산되는 석유의 부산품이다.

(3) 석유는 증류 공정에서 각 구성 성분의 끓는 점 차이에 의해 비슷한 물리 화학적 물성을 지닌 성분들이 혼합물에서 분리되며 이러한 성분들은 대부분 연료로 사용되어지게 된다.

(4) 석유가 단순한 재료 용도 이외로 사용되기 시작한 것은 어둠을 밝히기 위한 등불의 연료로 사용되어져 왔다.

로마제국, 페르시아, 일본, 인도, 유럽의 일부 국가에서는 석유를 등불의 원료로 사용한 기록들이 존재한다.
석유에서 얻어진 등유 램프의 사용이 19세기 말에 전 세계적으로 보편화됨에 따라 땅속에서 채취한 석유를 증류하여 등유를 생산하는 석유 정제 산업이 등장하게 되었다.

(5) 석유산업은 램프용 기름을 공급하기 위해 출발하였지만, 이후에는 자동차 연료라는 수요의 출현에 의해 획기적인 성장의 계기를 가지게 되었다.

1885년에 독일의 고트리프 다임러가 ‘폭발기관’이라고 부르는 휘발유로 작동하는 내연기관을 완성하여 특허를 신청하면서 다른 분야에서 이용되어지기 시작
1892년 루돌프 디젤이 디젤엔진의 특허를 신청하게 되면서 석유에 대한 인식을 수송 연료 생산을 위한 원료로 인식으로 바뀜

(6) 오늘날 석유는 우리의 생활과 매우 밀접한 관계를 가지며 석유라는 단일 품목이 세계경제에 미치는 영향은 매우 크다.

유가가 오르면 석유생산과 관련된 기계, 철강업이나 조선업의 경기가 살아난다.

석유 생산 관련 기계: 새로운 유전 탐사와 기존 유전 개발에 대한 투자 증가 → 석유 채굴과 탐사 장비 수요 증가 → 기계 산업 혜택
철강업: 석유 생산 시설, 파이프라인, 장비에 대한 수요 증가 → 철강 수요 증가
조선업:
- 원유와 가스를 운반하는 특수 선박의 수요 증가
- 해양 석유 개발에 필요한 설비의 수요 증가

유가가 내리면 석유 소비분야인 정유업이나 전력회사, 더 나아가 여행업들이 혜택을 본다.

정유업: 원가 감소 → 마진 상승
전력회사: 운영비용 감소 → 전력 비용 감소 → 소비자 혜택
여행업: 항공 연료 감소 → 원가 비용 감소 → 더 많은 소비자 → 매출 상승

1-2. 세계 지역별 원유 확인 매장량

석유와 천연가스 관련 저널과 BP 연례 세계 에너지 통계 보고서, 미국 에너지정보청의 통계에 의하면 세계는 1조7000억 배럴의 확인 매장량을 보유하고 있고 지역별 비율은 아래와 같다.

1-3. 거래 지역에 따라 달라지는 원유 기준 및 품질

(1) 원유는 거래되는 지역에 따라 가격 기준이 되는 벤치마크 유종이 존재한다.

(2) 여기서 중질유로 잘 알려진 서부 텍사스산 원유(WTI)는 품질이 중간이 아닌 밀도(density)가 중간을 의미한다.

(3) 그렇다면 밀도라는 정의는 무엇인가? → 여기서 “API 밀도” 에 대한 이해가 요구되어진다.

(a) 유체에서 물질의 비중은 다음과 같이 정의된다. (기준 물질은 일반적으로 물)

물질의 비중이 1에 가까울수록 물과 유사한 성질을 나타냄을 시사한다.

(b) 여기서 API 비중은 석유의 비중을 물과 비교하여 나타낸 것이다.

물의 API 밀도는 10이다.
- 원유에 가벼운 성분이 많을수록 API 밀도는 높아지고 그 가치는 상승
  (가벼운 성질이 많다 = 원유의 성질이 높다 = 쉽게 증발하고 연소가 잘 된다.)

(4) 여기서 WTI는 황 성분이 적고 밀도는 가벼운 쪽에 속하며 미국에서 가장 품질이 뛰어나 가격의 기준이 된다.

황이 적을수록 원유는 가볍고 고품질로 여겨진다. (함량에 따라 중질유, 경질유로 나뉨)
- 황 성분이 적은 원유가 정제 과정에서 더 적은 비용과 에너지를 필요로 하기 때문이다.
- 황을 포함하고 있는 원유는 정제과정에서 탈황설비를 추가로 설치해야 하며 이는 비용 상승을 야기한다.

2. 석유 산업의 구조

석유 산업의 구조는 크게 상류,중류,하류 부문으로 나뉘어진다.

상류부문의 사업만을 추진하는 회사를 "독립계 석유회사"로 부르며, 상류부터 하류부문까지 모두 참여하고 있는 회사를 "일괄 조업 석유 회사"라고 부른다.

2-1. 상류 부문(Upstream): 탐사하고 개발하여 생산

석유 발견에 성공하면 충분한 양이 존재할 경우에만 개발하여 지상으로 생산한다.
석유는 눈으로 직접 볼 수 없는 땅속에 매장되어 있기 때문에 탐사를 통해 석유를 찾을 확률을 20% 내외로 무척 낮으며 석유 탐사에 성공해서 생산하기 까지 10년이 넘는 오랜 시간이 소요된다.
대부분의 석유회사는 실패를 하더라도 오랫동안 지속적으로 많은 사업을 추진할 수 있는 규모를 갖는 대형회사들로 구성되어져 있다.

💡 석유개발 회사는 석유탐사와 시추를 직접 수행하지 않으며 모두 전문회사에 용역을 맡긴다.
이는, 고유가로 석유개발이 활발하면 관련 산업이 성황을 이루지만 저유가로 석유개발 사업이 감소하게 되면 관련 산업이 위축이 될 수밖에 없는 구조이다.

2-2. 중류 부문(Midstream): 운송하고 저장하는 분야

정유공장과 같은 원유시장으로 판매하기 전까지 생산물을 전처리 또는 운반하고 저장하는 분야이다.

석유의 탐사와 생산은 소비지와 멀리 떨어져 있어, 오일과 가스를 분리한 후 파이프라인과 유조선으로 운반한다.
- 육지로 연결된 곳은 파이프라인
- 바다를 건너게 되는 경우 대규모 유조선과 LNG 운반선을 이용

중류 부문은 상류와 하류를 연결하는 중요한 역할을 수행하며 상-하류와의 균형이 중요하다.
- 생산은 많은데 파이프라인 용량이 적으면 석유개발 자체가 어렵게 되거나 생산된 원유를 헐값에 판매하게 될 수도 있다.
- 원유 정제시설이 많아도 파이프라인 용량이 적으면 정유공장에 원유 공급이 차질이 생길 수 있다.

특히, 천연가스 개발의 경우 파이프라인과 같은 운송 수단의 영향을 크게 받는다.

기체이기 때문에 액체인 석유에 비해서 600배 이상으로 부피가 커서 운반과 저장에 많은 공수가 들어간다.
수요처가 없으면 개발이 어렵기 때문에 소비시장의 확보가 필수적이며 그 이후에 파이프라인이나 천연가스 액화 사업을 고민

산업 초기에는 석유개발회사들이 직접 파이프라인을 건설하여 수송하였으나 석유산업 규모의 확대로 전문적으로 수송과 저장을 담당하는 회사들이 생겨났다.

💡 대표 회사(참고: Yahoo Finance)
- Enbridge (시가총액 101조)
- Kidner Morgan (시가총액 65조)
- Trans Canada (시가총액 58조)
- Cheniere Energy (시가총액 57조)

2-3. 하류 부문(Downstream): 정제 후 일상에 유용한 석유제품을 생산

하류 부문에서는 정유공장에서의 원유의 정제분야 뿐 아니라 플라스틱 제조와 같은 석유화학분야, 주유소에서의 휘발유 판매 등을 포함한 석유산업와 관련된 후방 산업을 말한다.

한국과 같은 비산유국은 석유정제 관련된 기술력이 뛰어나다.

(1) 원유를 전량 유조선을 통해 수입하여

(2) 해안가에 위치한 정유공장에서 정제하고 석유제품을 생산하여

(3) 국내용으로 사용하고 정제된 양의 반가량을 해외에 수출을 하고 있다.

우리나라 4대 석유회사인 SK이노베이션, GS칼텍스, S-Oil, 현대오일뱅크 매출구조는 모두 정제와 판매에 치중된 산업이며 Downstream 분야에 속한다.

원유의 정제는 끓는점의 차이를 이용한 분별 증류법으로 이루어지며 가장 낮은 온도에서 가벼운 성분의 LPG(Liquefied Petroleum Gas)가 분리되고 뒤를 이어 휘발유, 나프타, 등유, 경유, 중유 순으로 산출이 되어진다.

휘발유처럼 가벼운 성분이 많이 산출되는 원유를 경질유
아스팔트처럼 무거운 성분이 많은 원유를 중질유라고 한다.
원유의 증류에서 나오는 나프타(Naphtha)는 석유화학산업의 기초 유분이나 중간원료로 사용되어 다양한 제품을 만드는 가공 산업에 이용되어진다.

2-4. 석유 개발 관련 산업

(1) 상류부문의 사업만을 추진하는 독립계 석유회사는 고유가 시기에는 수익성이 좋지만 저유가 시기가 오래 지속되면 수익성이 떨어지는 단점이 있어 장기적으로 안정적인 수익을 내기가 어려운 구조이다. (기업 예시: 한국석유공사)

(2) 반면에 대규모 일괄조업 석유회사는 상류와 하류부문을 모두 참여하고 있다.

고유가 시기에는 상류부문에서 많은 수익을 창출
저유가 시기에는 하류부문에서 부가가치를 창출하여 상류부문의 높은 사업위험도를 하류부문에서 헷징
- 유가변동과 같은 외부의 불확실성에 대응하기 유리한 포트폴리오 전략에 적합한 구조

대부분의 석유회사는 실패를 하더라도 오랫동안 지속적으로 많은 사업을 추진할 수 있는 규모를 갖는 대형회사들이다.
미국의 엑손모빌(ExxonMobil), 쉐브론(CVX), 네덜란드의 쉘(Shell), 영국의 비피(BP), 프랑스의 토탈(Total)과 같은 대형석유회사이며 100년이 넘는 오랜 역사를 지닌 대형회사라는 점은 우연히 아니라 석유산업의 특성이 반영된 결과이다.

스탠다드 오일 (Wiki)

1890년 기준으로 스탠더드오일은 미국 내 88%의 시장점유율을 기록
1911년 미국 대법원의 판결에 의해 분리되기 전까지 세계에서 가장 오래된 대형 다국적 기업들 가운데 하나였다.
창업자와 대표이사인 존 록펠러(John D. Rockefeller)는 이 회사를 통해 억만장자가 되었고, 근대 미국 역사상 가장 부유한 사람이 되었다.

(3) Upstream 산업의 이익률이 Downstream 보다 더 높다.

2-5. 국제유가를 결정하는 요인 (참고)

경제 성장, 대체 에너지 도입, 기온 변화, SUV 공급, 에너지-환경정책, 전기차 보급 등 다양한 요인이 국제유가에 영향을 미침.
공급 측면에서는 중동 정세 불안, 정유시설 피해, 산유국의 생산 정책 등이 주요 요인으로 작용.
셰일가스 혁명은 국제유가 결정 메커니즘에 구조적 변화를 일으킴.
금리가 국제유가에 중요한 영향을 미치며, 저금리 시대에는 실물 자산으로서의 석유 수요가 증가하여 유가가 상승할 가능성이 높음.
- 예시: 1990년대 말부터 2000년대 초반까지의 저금리 현상 → 고유가 촉발

Reference

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