[기획] 석유산업분야 미세먼지 대책
[기획] 석유산업분야 미세먼지 대책
  • 조대인 기자
  • 승인 2019.05.20
  • 댓글 0
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대기오염물질 ‘줄여야’ 석유산업 ‘산다’
선박·황함량 2020년 0.5%로 줄여야
국내 정유사 저유황유시장 투자 확대

 

[투데이에너지 조대인 기자] ■항만 미세먼지 대책과 IMO

국내 미세먼지 배출량의 30%를 감축하는 것을 목표로 노후 발전소를 폐기하고 신규 건설 중인 화력발전소도 재검토 됐다.

미세먼지 및 초미세먼지의 상당량이 중국에서 날아오는 것으로 알려져 있지만 국내에서도 화력발전, 디젤자동차, 제철소 등 제조업 연소 등이 주된 요인으로 파악되고 있다.

부산, 인천, 울산 등과 같은 항만도시의 경우 선박기인 초미세먼지의 영향도 크다. 특히 선박에 의한 대기오염은 다량의 황이 함유된 벙커C유 등 저급 연료를 연소하기 때문에 초미세먼지, 황산화물, 질소산화물 등의 대기오염물질을 다량 발생시킨다.

이용객이 늘고 있는 초대형 크루즈선의 경우 경유를 사용하는 디젤승용차의 350만대에 달하는 황산화물을 배출하고 있는 것으로 추정되고 있다.

이 때문에 선박이 많이 기항하는 항만도시에서는 초미세먼지뿐만 아니라 그 원인물질인 황산화물의 농도가 내륙도시에 비해 높게 나타나는 실정이다.

부산의 경우 중국 7개 항만, 두바이, 싱가포르와 함께 세계 10대 초미세먼지 오염항만으로 꼽히는 등 우리나라 항만도시의 대기오염도 위험수준에 이르렀다는 평가다.

지금까지 정부에서 추진한 미세먼지 대책은 석탄화력발전소와 경유차량의 관리에 치우쳐 선박에 기인한 대기오염에 대한 고려는 많지 않았던 것이 사실이다.

미세먼지관리 특별대책 전체 예산 5조원 가운데 친환경차 보급에 3조원이, 수도권대기환경관리계획에서는 1조6,000억원 가운데 1조2,000억원이 자동차관리에 투입됐으며 선박 배출가스 저감장치 부착을 위해 3,000척의 선박에 300억원이 배정되는 수준에 머물고 있다.

이 때문에 저감장치 부착사업도 제대로 진행되지 못하고 있을뿐더러 야드 트랙터 등 터미널 내 하역장비의 친환경연료 전환 작업도 예산확보 미흡, 민간기업의 수익성 고려 등으로 활발한 진행이 어려운 실정이다.

이같은 실정에도 국제사회에서는 선박 등 해운 및 항만산업에 의한 환경오염을 저감시키기 위한 다양한 노력을 기울이고 있다.

중국에서도 자체 배출통제구역을 지정해 선박 연료 규제를 시작했으며 미국은 선박 운항속도를 줄여 대기오염물질 배출을 줄이는 자발적 프로그램을 도입하고 있다.

국내에서도 선박과 항만에서 배출되는 초미세먼지 등 대기오염물질에 대한 관리와 재원 확보가 필요한 실정이다.

선박유의 황함량 규제, 선박 배출가스 처리장치, 즉 스크러버 개발과 장착, LNG추진선 등 친환경 선박 도입 확대, 노후선박 조기폐선 보조금지원제도 도입, 배출규제해역 지정, 감속운항구역 설정을 통한 선박운항속도 규제 등의 대책을 마련할 것을 요구받고 있다.  

해안도시의 주요 오염원인 선박과 항만에서 배출되는 미세먼지 저감을 위해 해양수산부, 환경부 등 중앙정부와 주요 항만 소재 지자체가 협약을 체결해 항만 내 미세먼지 저감 협력사업을 추진함으로써 항만도시 대기질을 개선할 계획이다.

국제해사기구인 IMO에서는 오는 2020년 선박용 중유의 황함량 기준을 현행 3.5%에서 0.5%로 강화를 의무화함에 따라 2025년까지 친환경선박(LNG 추진선)을 도입하고 신규 부두부터 의무적으로 야드 트랙터의 연료를 경유에서 LNG로 전환한다.

IMO가 선박유의 배출가스 강화로 인해 정유산업에 미치는 영향과 석유수요 변화에 대해 조망해 본다.

■선박 배출 초미세먼지 차량의 4배

초미세먼지 배출원 중 제조업 연소에 의한 비중이 54%로 가장 크고 뒤를 이어 비도로이동오염원이 18%, 도로이동오염원 15%, 생산공정 6%, 에너지산업 연소 5% 등의 순으로 나타나고 있다.

비도로오염원중에는 선박이 45.6%, 건설장비 40.9%, 농업기계 9.1%, 철도 3.8%의 배출량을 보이고 있다.

초미세먼지 발생원 중 도로이동오염원과 비도로이동오염원을 비교하게 되면 서울과 대구에서는 0.9배, 0.7배 수준이지만 부산에서는 4.8배, 인천 1.6배, 울산 4.1배로 항만지역에서 비도로이동오염원의 배출량이 도로이동오염원보다 상대적으로 매우 크다.

항만도시에서는 비도로이동오염원 중 선박의 비중이 80% 이상으로 매우 높게 나타나는 것이다.

황함량은 대기환경보전법에 따라 연료의 종류별로 황 함량 기준이 정해지며 공급지역과 사용시설 범위가 결정된다.

전국 모든 지역에서 경유는 0.1% 이하의 황 함유 규제를 받으며 중유는 서울과 경기 등 인구밀집지역에서는 0.3%, 그밖의 지역에서는 0.5%를 적용하며 차량용 경유는 초저황경유로 0.001% 이하의 황 함량을 유지할 것을 요구받고 있다.

선박은 주로 벙커C유를 사용하는데 항해 특성이나 엔진의 종류에 따라 경유나 벙커A, 벙커B유를 혼합해서 사용하고 있다.

선박 연료유 황함유 기준은 해양환경관리법 시행령 42조에 따라 경유 1.0%, 벙커A유 2.0%, 벙커B유 3.0%, 벙커C유 3.5% 이하이다.

선박과 차량이 동일한 크기의 엔진에서 동일한 양의 연료를 연소할 때 선박에서 배출되는 황의 양이 자동차에서 배출되는 양의 3,500배에 해당하며 실제 선박의 엔진크기와 연료 소모량은 단위 시간당 수백배 이상에 달한다.

초대형 크루주선은 승객 이동은 물론 선박 내 각종 위락시설 운영에 소요되는 전기 등을 생산하기 위해 컨테이너선이나 일반 여객선에 비해 더 많은 연료를 소모한다.

연료 소모량이 알려진 초대형 크루즈선의 경우 시간당 연료 소모량이 1만리터, 승용 디젤차량의 시간당 연료 소모량 10리터를 기준으로 약 1,000배에 달한다.

크루즈선의 연료 소모량과 선박 연료유의 높은 황 함량을 고려한다면 크루즈 선박은 차량 수백만대에 달하는 이산화황을 배출하는 수준이다.

이산화황이 이산화질소와 더불어 초미세먼지의 2차 유발물질로 변환도될 수 있어 이에 대한 관리가 필요한 실정이다.

■저유황 연료 생산 필요하다

내년부터 국제항해 선박 연료의 황 함량을 0.5%로 강화하는 IMO 규제를 이행하기 위해서는 저유황연료의 생산과 공급체계를 사전에 확보해야 한다.

원천적으로 연료 내 황 함유 기준을 강화하면 대기오염물질의 배출량이 떨어지는 직접적 효과를 기대할 수 있는 반면 저유황 연료 사용에 따른 추가비용 발생과 운임 전가와 같은 경제적 문제도 함께 고려할 필요가 있게 된다.

국제 항해에 종사하는 국적선을 대상으로 저유황 연료 사용에 따른 가격 상승요인을 보조금이나 세제혜택 등의 방식으로 지원하는 것은 무역협정 위반의 소지가 있다. 이 때문에 실용성이 높고 저렴한 선박 배출가스 처리장치인 스크러버의 개발과 장착 지원 필요성이 대두된다.

배출가스 처리장치의 기술적 한계나 선박 장착의 구조적 문제, 상시가동의 여부, 주기적 관리의 문제, 교체에 따른 비용 발생의 문제를 고려해 효과가 좋고 적용이 쉬운 기술개발이 필요하다.

배출가스 처리장치의 선체 장착은 기존 선박 구조에 맞지 않거나 추가적인 비용 부담을 불러오기 때문에 기본적으로 연료의 황 함량 규제 등이 선행된 후 배출가스 농도 개선을 위해 추가적인 조치단계에서 함께 고려해야 한다.

■저유황유 사용에 따른 장단점

저유황유 사용은 SOx 규제를 만족시키기 위한 가장 간단한 방법이지만 고유황유에 비해 가격이 40~80% 비싼 단점이 있으며 5% Marine Gas Oil 사용시 낮은 점도로 인해 FO 펌프 고착 현상이 발생될 우려가 있다.

고유황유를 사용할 수 있지만 선박으로부터 배출되는 배기가스를 세정하는 스크러버 설치시 엔진 출력에 따라 척당 100~1,000만달러에 달하는 설비 투자비용과 50~70kW의 추가 전력이 요구된다.

이런 가운데 LNG와 LPG 등 친환경 가스체 연료를 사용할 경우 전통적인 선박 연료인 벙커C유에 비해 질소산화물, 황산화물, 미세먼지 등의 배출량이 80~100% 저감되지만 저장탱크 및 연료공급설비 등을 추가로 설치해야 돼 선가의 최대 20~30%에 해당하는 설비 투자비용을 발생시켜 경제성은 물론 환경성 등을 종합적으로 살펴본 후 신중한 판단이 요구된다.

■석유업계의 새로운 기회 IMO 2020

국제해사기구에서 내년부터 황함량 기준 강화에 나섬에 따라 전세계 정유사의 원유정제처리 수요가 증가하고 고도화시설 가동이 늘어날 것으로 전망되고 있다.

고황유 연료유를 IMO에서 제시하는 기준을 만족하는 저황유류로 변환 생산해야 하기 때문이다.

IMO 2020기준을 충족하는 저황 경유에 대한 수요 증가가 불가피하고 이는 곧 경유 마진의 점진적인 인상 효과를 가져올 것으로 기대된다.

하지만 IMO 2020 기준이 강화된다고 해서 WTI, Brent유 등 원유 가격에 미치는 영향은 제한적일 것이라는 전망이 우세하다.

IMO 2020 시행을 앞두고 있지만 정유 및 해운업계가 어떻게 대응할지 아직 구체적이고 명확한 방향성이 나타나지 않은 상태이기 때문에 업계의 선택 방안이 결정된 이후에 원유가격에 IMO 2020 효과가 미치는 영향이 드러날 수밖에 없기 때문이다.

저유황유 수요 증가는 경질유의 수요 증대로 이어지게 돼 올해 후반이나 내년 초 북해산 브렌트유의 가격 상승요인으로 작용하게 될 것으로 보이지만 결정적 요인이 되지는 않는 한계에 직면하게 될 것으로 전망된다.

IMO 2020 규제의 시행에 SK에너지를 비롯해 GS칼텍스, S-OIL 등 국내 정유사의 경유 마진이 상승할 것이라는 기대감을 낳고 있다.

지난해말 기준 갤런당 43센트였던 경유 도매마진은 올해 48센트, 내년에는 65센트로 상승할 것으로 전망되고 있기 때문이다.

대만, 싱가폴 등 아시아 역내 시장을 주력시장으로 하고 있는 국내 정유사는 지리적 인접성, 시장 상황 등 구조적 요인으로 여전히 아시아지역인 점을 감안할 때 IMO 2020에 따른 경유 마진의 호조에도 불구하고 한국산 경유제품의 대미 수출 증대를 전망하기에는 섣부른 측면이 없지 않다는 분석도 있다.
 
■저유황유시장에 대한 정유사의 대응방향

저유황유 수요 증가에 대비해 국내 정유사들은 고도화율을 높여 저유황유 생산 비중을 높이기 위해 지난해부터 탈황설비에 대한 투자를 확대한 것으로 알려졌다.

SK이노베이션의 경우 약 1조원을 투자해 울산에 감압잔사유탈황설비를 추가 건설해 고도화율을 높이고 감압 잔사유를 디젤, 저유황 연료유 등 고부가제품으로 전환하겠다는 방침이다.

S-OIL은 4조8,000억원을 투자해 잔사유 고도화설비와 올레핀 다운스트림설비 등 고도화설비 증설을 마쳤다.

값싼 잔사유를 처리해 프로필렌, 휘발유, 폴리프로필렌 등 고부가제품 생산에 박차를 가해 나가던 중 일부 공정에서 문제가 발생하면서 보수에 들어가는 우여곡절을 겪기도 했지만 가급적 빠른 시일 내 조기에 정비를 끝내고 저유황유 시장에 대비하고 있다.

지난 2016년 5월부터 시작된 고도화설비 증설을 통해 S-OIL은 6년간에 걸쳐 투자금을 회수할 계획이었으며 유가리스크에서 다소 여유를 갖게 될 수 있을 것이라는 기대를 한 바 있다. 

현대오일뱅크의 경우 2,400억원을 투자한 잔사유접촉 분해시설인 SDA 공정을 지난해 완료, 원유 정제 과정에서 발생하는 잔사유에 아스팔텐 성분을 걸러내는 이 공정을 통해 고도화 생산량을 하루 8만6,000배럴, 수소첨가분해를 이용한 생산량을 하루 5만배럴로 늘려 고부가가치화하고 있다.

일일 정제능력이 56만배럴이었던 현대오일뱅크는 이 시설을 갖춤으로써 65만배럴로 늘어나 고도화율이 국내 최고 수준인 40.6%에 달한다.

특히 IMO의 2020년 환경규제에 대응해 중질유 탈황설비 증설을 검토하고 있는 것으로 알려진 가운데 아직 구체적으로 확정된 것이 없다는 입장인 것으로 전해지고 있다.

GS칼텍스는 지난해 8월 2조7,000억원을 투자해 올레핀생산시설인 Mixed Feed Cradker)을 건립해 2021년 완공하게 될 경우 연산 70만톤의 에틸렌과 50만톤의 폴리에틸렌 생산이 가능하게 돼 정유부문뿐만 아니라 석유화학분야에서도 가시적 성과를 얻어낼 발판을 마련하고 있다.

1967년 국내 최초 민간 정유사로 출범한 GS칼텍스는 황회수시설도 이미 갖춰 일일 27만4,000배럴 규모의 고도화설비를 갖춰 현재 세계 4위 규모의 정제시설을 가동하고 있다.
 
■석유수요 엇갈린 시장 전망

석유수요에 대한 시장 전망은 사실상 엇갈리고 있다.

전통 연료인 석유와 가스 등의 소비가 감소하는 대신 전기와 신재생에너지에 대한 각국의 보급 확대에도 불구하고 장기적인 석유 수요예측은 증가할 것이라는 전망이 우세해 보인다.

전기차, 신재생에너지 등의 보급 확산으로 석유수요가 급격히 감소하는 한편 셰일오일 등으로 공급과잉 현상이 초래되고 이로 인해 석유가치가 크게 하락해 ‘석유의 시대’가 조만간 끝날 것이라는 주장도 없지 않다.

국제에너지기구인 IEA와 석유수출국기구 OPEC는 향후 20~25년간의 에너지 및 석유산업 전망을 통해 신재생에너지를 비롯한 대체 에너지원의 도전에도 불구하고 세계 석유수요는 2040년까지 지속적으로 증가할 것으로 전망했다.

IEA의 경우 2040년 석유수요가 2017년에 비해 1,440만배럴 증가한 1억1,100만배럴로 연 0.6% 증가할 것으로 내다봤다.

바이오연료를 제외할 경우 2040년까지 1,150만배럴 증가해 연 0.5% 증가되며 세계 경제성장률이 평균 3.4% 유지하면 에너지수요 증가율은 1.0%가 될 것을 전제로 했다.

OPEC에서도 2040년 석유수요를 2017년보다 1,450만배럴 증가한 1억1,200만배럴로 연 0.5% 증가할 것으로 예측해 IEA보다 0.1% 높게 예상했다.

OPEC의 전망은 세계 경제성장률이 평균 3.4%로 유지되고 에너지 수요 증가율이 1.2%를 전제로 했다.

양기관은 석유수요가 2025년가지 연 100만배럴 증가한 후 경제성장 및 인구증가 정체, 에너지효율 제고 등으로 증가세가 20만~25만배럴로 정체될 것으로 예측했다.

수요 증가세가 지속될 것이라는 점에서 전기차 등으로 석유수요가 조기에 정점에 도달할 것이라는 견해를 부정한 것이다.

 

<국내 석유산업의 현황>
지난해 기준 국내에서 소비한 석유는 9억7,198만배럴로 63빌딩은 405개(1개 240만배럴)를 채우고 상암동 월드컵 경기장은 65개(1개 1,500만배럴)을 채울 수 있는 규모다.

실물시장을 통한 원유는 장기계약을 통한 구매가 57%를 차지하고 있어 안정적 도입을 우선시하며 대부분 국영 석유사와 직접 거래를 선호한다.

지난 2017년 하루 306만배럴, 총 26개국에서 83종의 원유를 도입했다. 지난해 기준 11억1,628만배럴의 원유를 수입하는데 797억8,000만달러로 국내 총 수입액 5,352억 달러 중 14.9%를 비중을 차지한다.

원유 중동 수입 의존도가 73.5%에 달하며 사우디가 29.0%, 쿠웨이트 14.5%, 이라크 12.4%등의 순이다.

국내 석유소비 증가세는 꺾이고 있다. 이는 에너지소비 효율 증가, 경제성장률 둔화 등에 따른 것이다.

수송용 석유 수요감소로 인해 경질유 수요가 줄고 있으며 석유화학산업의 발전에도 불구하고 대체연료인 LPG의 가격 경쟁력에 나프타 수요도 감소하고 있다.

또한 환경규제에 따른 수요 감소 등으로 중질유도 소비량 감소 추세를 나타내고 있다. 국내 휘발유와 경유가격은 국제 휘발유 또는 경유가격에 연동되며 아시아지역 수급상황을 반영한 싱가폴 현물시장에 따라 국내 기름값이 결정되는 상태다.


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