[창간특집] 석유대체연료의 새로운 길.. 유화연료유

21세기 화두 '환경과 에너지'

우리나라는 석유수입 세계 4위,  정제능력 세계 5위,  석유소비 세계6위에 이른다.

국내로 들여오는 원유는 중동 두바이유가 대부분으로 원유를 정제해 석유제품을 생산하고 남는 중유 40%중 벙커C유가 대부분인 36%(중유중 90%)에 달한다.

이 원유찌꺼기는 '대기환경보전법'에 준한 환경부 고시에 의거 더 이상 사용할 수 없는 처치곤란 처지에 놓여 있다. 정부가 이런 벙커C유를 1/3 가격에 개발도상국으로 수출하고 있지만 교토의정서 발효시기가 다가오면서 더 이상 처치할 수 없는 상황이다. 여기에 2008년 WTO개방으로 면세유폐지로 농어민들은 시름을 넘어 생존 위협에 시달리고 있다.

옛 산업자원부(현재 지식경제부)는 '석유 및 석유대체연료사업법'을 개정해 시행, 고시했고 이에 따라 탄생한 것이 석유대체연료로서 산업용 유화연료유이다. 석유대체연료사용법에 따라 민간에서 석유대체연료로서 산업용 보일러 연료로 사용하는 유화연료유를 개발했으며 한국석유품질관리원이 그동안 줄곧 시험하고 품질 기준 등을 마련해 온 것.

석유대체연료 중 원료수급 수월하고 대량생산 가능성 가장 높아

정부는 2004년 석유자원의 원활한 수급과 가격 안정을 꾀하기 위해 ‘석유사업법’을 ‘석유 및 석유대체연료사업법’(이하 석대법)으로 전면 개정하고 석유대체연료 도입을 본격화했다.

석유대체연료란 석유제품 연소설비의 근본적인 구조변경 없이 석유제품을 대체해 사용할 수 있는 연료(석탄, 천연가스 제외)를 말하는 것으로 정부는 바이오디젤, 바이오에탄올, 석탄액화유, 유화연료유, 천연역청유 등 5가지로 규정하고 있다.

유화연료유는 기존 중유(70% 이상)에 물과 유화제(30% 미만)를 섞어 제조한다. 바이오연료처럼 원료를 수입에 의존하지 않아도 되기 때문에 상용화가 시작되면 다른 석유대체연료보다 가장 빨리 사용이 확대될 것으로 보인다.

유화연료는 산업용 경유와 벙커C유를 대체한다. 석유공사의 2006년 산업용 석유제품별 소비현황에 따르면 유화연료가 대체가능한 시장은 경유 27조2000억원, 등유 4조2000억원, 경질중유 2000억원, 중유 1600억원, 벙커C유 7조3000억원 등 약 40조원의 시장이 형성돼 있다.

한국엑스오일, 경질형 유화연료 개발의 선두주자

통상적으로 물과 기름은 절대 섞이지 않는다고 알려져있다. 둘의 성질때문이다. 하지만 물 분자를 초미립 형태로 잘게 쪼개 유화제를 첨가하면 차세대 연료인 유화연료가 탄생된다.

원래 유화연료는 2차 세계대전 당시 해군 함정의 속력을 높이고 강력한 폭발력을 내기위해 연구가 시작했다. 이는 연료 절감 효과와 대기오염 방지에 탁월해 미국, 유럽, 일본등에서 활발하게 연구중이다. 

한국엑스오일(대표 송길엽)은 고유가시대 및 친환경시대를 맞이해 지식경제부 관련 법률 '석유 및 석유대체연료사업법'에 준해 산업용보일러 연료인 '코엑스오일'을 개발했다. 엑스오일은 한국석유품질관리원의 엄격한 품질기준과 검사시험을 통해 석유대체 유화연료유 제조기술을 보유하고 있다. (표-1)

경질유(경유,등유,부생연료,정제유 등)를 대체할 수 있는 코엑스오일 XO-3000제품과 벙커C유를 대체할 수 있는 코엑스오일 XO-2000제품을 개발하여 시판을 준비중이다.

경유보다 모든면에서 성능 뛰어난 'XO-3000'

엑스오일이 개발한 경질형유화연료 XO-3000은 5월부터 대량생산할 제품이다. 기존의 벙커C유를 사용하는 유화연료유와 달리 점도가 낮은 벙커A유를 원료로 사용해 산업용 경유 대체 연료로 사용이 가능하고 성능 또한 경유를 능가한다.

한국엑스오일이 자체 실시한 경유와의 성능평가 비교에 따르면 경유(240℃~350℃)보다 기화점이 낮고 수성가스로 인한 난류 발생으로 불꽃 길이가 짧아 그을음(미연탄소분)이 적게 발생한다.

또한 경유에 비해 먼지 26~35%, 질소산화물 70~80%, 황산화물 25~26%가 감소했으며 연료절감 효과는 25~30% 높게 나타났다.

XO-3000은 화석연료에서 찾아 볼 수 없는 연소공학적 연소효율 특징에 의해 청정연소하는   성능을 가지고 있다. 온실가스 주범인 질소산화물(NOx)와 황산화물(SOx)을 획기적으로 저감할 수 있다. 또한 연료비절감 효과는 화석연료 경질유 대비 10% ~ 30%을 가지고 있다.

또한 ▶ 화석연료인 경질유 (경유, 보일러등유, 부생연료) 대비 연소절감효과 ▶ 연소공학적 특성으로 기화점을 촉발해 완전연소 ▶ 수성가스반응과 무수황산(SO3) 발생 저감으로 연소실내 열효율 극대화 ▶과잉공기 저감으로 보일러 열효율 상승 등을 들 수 있다.

환경적 요인으로 보일러장애를 제거하는데 ▶ 완전연소화에 의해 미연탄소분인 먼지발생을 최소화 ▶ 전열면의 회분 부착율을 낮추고 연화 ▶ 무수황산(SO3) 발생 최소화로 저온부식과 백연현상 저감 ▶우수한 윤활성으로 버너분무가 안전한 점 등을 들 수 있다.

유화연료는 저장기술이 성공의 99%를 차지한다고해도 과언이 아니다. 물과 기름을 섞은 연료이기 때문에 일정기간동안 서로 분리되지 않는 것이 핵심 기술이다.

석대법 고시에는 유화연료의 저장 기준으로 섭씨 40도에서 90일 이상을 서로 분리되지 않은 채 유지할 것을 명시하고 있다. 한국엑스오일 제품은 120일 이상 저장가능하며 900kg/㎥의 밀도를 유지하는 탁월한 성능을 갖고 있다고 밝혔다. 

유화연료의 기초원리는 유화연료를 버너의 분사노즐을 통하여 분무하면 연료중의 물 입자가 고열에 의해 1000~1800배로 급팽창한다.

이것이 미세폭발을 일으켜 둘러싸고 있는 기름입자를 더욱 미세하게 분사시켜 줌으로써 화염 중에서 산소와의 접촉 면적이 증대됨으로써 완전연소를 촉진시키는 것이다.

엑스오일 최경호이사는 "주력 제품인 XO-3000은 산업용 경유, 보일러등유 등을 대체할 수 있다"며 "경유형보일러, 중유형보일러, LPG형보일러, 도시가스형보일러가 사용되는 모든곳이 사용가능하다"고 밝혔다.

이어 그는 "유화연료는 유가와 연동해 가격이 정해져 항상 경유보다 저렴하다는 이점을 갖고 있다"며 "연료비가 많이 쓰이는 화훼단지나 어민들에게 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.

또한 기존 경유, 보일러등유 등의 유통구조에서 투명하지 못한 백마진을 적용하지 않고, 판매소는 최종실 소비자에게 시장흐름에 맞추어 경쟁력있는 가격을 개별 책정하여 판매할 수 있다.

화석연료인 보일러등유, 경유 보다도  저렴한 가격, 우수한 제품력으로 판매소 수익을 극대화할 수 있을것으로 기대하고 있다. 실소비자는 기존 화석연료 경질유 보다 저렴한 가격으로 공급받아 연료비절감, 친환경적 연소 등의 1석3조의 효과를 얻을 수 있다.

일반 보일러 등유와 가격 경쟁력에 있어서도 XO-3000이 앞선다. 표2에서 알수 있듯이 일반보일러 등유 

858.01원, 경유 1213.00원보다 681.00원으로 가격 경쟁력에서 월등히 앞선다.

엑스오일은 베트남 트롱틴사와 올해 9월 준공을 목표로 연생산 30만톤의 공장을 건설하기로 MOU를 체결하는 등 해외 시장에도 눈을 돌리고 있다.

송길엽 대표는 "XO-3000를 쓰면 경비 절감 효과를 볼 수 있기 때문에 산업계뿐만 아니라 화훼단지 등도 원가경쟁력을 높일 수 있을 것"이라고 말했다. 또한 그는 "현재 미국, 일본, 중국, 베트남에 특허를 출원한 상태"라며 "우리나라에서는 수송용 유화연료 개발이 법적으로 불가능하지만 외국에서는 가능하므로 수송용 연료를 개발해 해외 시장 개척에 더 열을 올릴 계획"이라고 밝혔다