[시평]석유로부터 석유화학, 그리고 석유대체연료
[시평]석유로부터 석유화학, 그리고 석유대체연료
  • 투데이에너지
  • 승인 2019.10.11
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▲ 임의순 연구처장
한국석유관리원
석유기술연구소

[투데이에너지]한 직장인이 아침에 일어나 식사를 하고 자가용이나 대중교통수단을 이용해 직장에 출근한다. 직장에서 개인용 컴퓨터로 사무를 보거나 현장 및 외근을 하고 업무를 마치고 다시 집으로 돌아온다.

평범한 직장인의 일상일 것이다. 이 사람이 하루 동안 취급한 물품과 재질을 살펴보면 칫솔, 상하의, 타이어(고무), 컴퓨터자판, 볼펜, 신발, 전화기, 공구 등 대부분 석유화학제품이 주류를 이룬다.

한국석유화학협회의 자료에 따르면 우리의 생활 중 석유화학제품이 약 70%를 차지한다는 보고도 있다.

이 석유화학제품은 어디로부터 온 것일까? 바로 석유로부터 그 기원을 찾을 수 있다.

원유를 수입해서 증류시설과 고도화공정을 통해 석유제품을 얻는다. 석유제품의 종류는 액화석유가스(LPG), 휘발유, 나프타(Naphtha), 등유, 경유, 중유 등이 있다. 석유제품은 대부분 산업, 수송, 가정·상업, 공공부문에서 다양하게 사용되고 있다.

그러나 나프타의 경우는 석유제품이기도 하지만 석유화학제품을 만드는 원료이기도 하다. 나프타를 원료로 합성수지(플라스틱), 합성섬유(Polyester, Nylon)원료, 합성고무 및 각종기초 화학제품을 생산한다.

나프타는 NCC(Naphtha Cracking Center)공정을 통해 석유화학제품의 원료가 생산된다. 나프타를 고온(800~900℃)에서 열분해하고 급랭하면 열분해잔사유(PFO, Pyrolysis Fuel Oil)를 분리, 압축하고 저온(-170℃)으로 유지하면 수소(H₂), 메탄(CH₄)을 얻고 비점차이에 의해 정제하면 탄소2개 유분(PE, Poly Ethylene 원료), 탄소 3개 유분(PP, Polypropylene 원료), 탄소 4개 유분(1,3 Butadiene 고무류), 열분해가솔린(RPG: Raw Pyrolysis Gasoline, BTX원료)을 얻을 수 있다.

우리나라는 석유화학원료인 에틸렌 생산능력이 2018년 기준 연간 925만5,000톤으로 미국, 중국, 사우디에 이어 세계 4위의 석유화학 강국이다. 또한 2018년 석유화학 수출액 500억달러로 제조업 4위를 차지하고 있다.

석유정제업과 석유화학산업은 공존공생의 유기적 관계를 맺고 있다. 석유정제업의 주 생산품인 휘발유, 경유의 수송용(on-road)수요는 점차 감소될 전망이다. 2040년 전세계 전기차는 약 3억대 보급이 예상되고 내연기관차량 연비향상 등의 감소요인 등으로 둔화가 예상된다. 석유화학 플랜트 대규모 증설 등에 따라 석유화학 수요는 증가 될 것으로 국제에너지기구(IEA: International Energy Agency) 2019년 보고서에서 밝히고 있다.

현재 우리나라에서 운행되고 있는 전기차의 종류는 전기를 충전해 사용하는 PHEV(Plug-in hybrid electric vehicle), 수소를 연료로 연료전지에서 전기를 생산해 구동하는 수소연료전지차(H₂ FCEV: Fuel Cell Electric Vehicle) 내연기관과 전지를 동시에 가지고 있는 하이브리드차(Hybrid Electric Vehicle) 등이 있다.

석유화학제품을 이용한 실생활 용품은 옷감·의류, 생활용품 등 깊숙이 자리하고 있다. 이 모든 출발이 ‘석유’이므로 에너지관점에서 산유국의 국내외 정치·경제 상황에 긴밀하게 대응해야 할 것이다.

최근 9월14일 사우디아라비아 핵심 원유생산시설이 이란 측의 무인기(드론)공격을 받아 가동을 멈췄다. 이로 인해 사우디 전체 산유량의 절반정도(하루 평균 약 570만배럴) 원유생산에 차질이 발생해 두바이유가 9월16일 64달러로 급등하는 사태가 벌어졌다. 이란과 긴장이 고조돼 전쟁으로 이어지면 100달러 유가가 재현되리라는 조심스런 관측도 있다.

석유는 우리나라 1차 에너지로서 아껴써야 할 이유는 자명하지만 불가항력적인 중동의 국제정세에 따라 수급불안전 사태를 불러올 수 있다. 에너지믹스 관점에서 석유를 대체할 수 있는 지속가능한 석유대체연료 상용보급정책은 경제성관점보다는 수급안정성과 에너지안보에서 우위가 있다고 판단된다. 신재생에너지법에 의해 2015년 7월부터 시행되고 있는 신재생에너지연료 혼합의무화제도(RFS: Renewable Fuel Standard)를 통해 2020년까지 경유에 연간 3%의 바이오디젤을 혼합해 보급하고 있다. 2021년 이후의 혼합비율은 과학적인 연료-자동차의 상관성과 시동성 등의 연구를 통해 재검토될 예정이다. 또한 수송용 연료로서 자동차용 휘발유에 바이오에탄올 혼합도 검토돼야 할 것이다.

국내에 보급되는 바이오디젤은 국내 폐식용유 등의 폐자원을 재활용해 사용되고 있다. 재생가능한 석유대체연료의 사용은 단계적으로 늘이고 대체가 어려운 석유화학부문의 귀중한 자원으로서 ‘석유’ 수요·공급조절의 지혜가 필요하다.


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