에너지ㆍ투자 20ㆍ30%줄여 수출 증대 및 기후협약 대비
정부와 민간기업의 주도 아래 기존 기술 대비 에너지와 투자비를 각각 20%, 30%를 절감시킬 수 있는 세계 최초의 촉매 분해법에 의한 올레핀 제조기술 개발에 성공한 연구의 책임을 맡은 김용승 SK㈜ 기술원 화학공정 랩(Lab)장은 이같이 밝혔다.
나프타란 원유 증류과정에서 생산되는 중질 가솔린 성분으로 자동차 엔진 등의 내연기관의 연료 이외의 용도로 사용되는 물질을 말하며 나프타 분해란 나프타를 800~900℃에서 열분해 석유화학의 기초원료인 에틸렌, 프로필렌, 벤젠 등을 얻기 위한 반응이다.
올레핀이란 에틸렌, 프로필렌 등과 같이 이중결합이 있는 화합물질로 합성 유기화학공업의 중요한 기초원료로서 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 합성수지의 원료 또는 알코올, 유기산, 도료 등의 원료 등과 같이 다양한 용도로 활용되고 있다.
김랩장은 이번 과제가 착수된 배경에 대해 "나프타 열분해 공정은 대표적 에너지 다소비 공정으로 석유화학산업 전체 에너지 소비량의 40% 이상을 차지하고 있기 때문에 에너지소비를 줄여 이산화탄소 배출량을 최소화할 수 있는 신공정개발이 절실히 요구된 가운데 진행을 담당하게 됐다"고 전했다.
정부는 이 기술개발과 관련 SK와 손잡고 21세기 프론티어 연구개발 사업의 일환으로 지난 2002년 10월부터 연구비 총 27억2700만원을 투입해 SK기술원, 한국화학연구원, KAIST, 충북대 등의 연구진과 함께 이 과제를 추진해 왔다.
2006년 기준 우리나라 에틸렌 생산량은 연간 580만톤으로 세계 5위에 위치하고 있으나 이로 인한 이산화탄소 발생량은 연간 750만톤에 달하고 있다.
즉 20%의 에너지를 절감할 경우 연간 약 150만톤의 이산화탄소 배출저감이 기대되며 따라서 이번 에너지 절약형 나프타 분해공정 개발은 이산화탄소 배출저감 효과가 매우 크며 기후변화협약에 대한 대비가 가능한 기술로 인식되고 있다는 게 김랩장 설명이다.
이어 김랩장은 개발 기술에 대해 "그간 올레핀은 850℃ 이상의 고온에서 나프타 열분해에 의하여 생산되어 왔으나 ACO 기술을 통해 촉매를 적용한 접촉분해공정을 적용함으로써 700℃ 이하의 저온에서도 높은 수율로 올레핀 제조가 가능하게 됐다"고 강조했다.
또한 이 기술은 기존 나프타 열분해 기술 대비 에틸렌, 프로필렌 수율이 30% 향상되고, 프로필렌과 에틸렌 수율 비가 0.8~1.2로 조절이 가능해 올레핀 가운데 향후 공급부족이 예상되는 프로필렌을 더 많이 생산할 수 있으며 또한 질이 낮은 중질나프타나 케로진으로부터도 올레핀 제조가 가능하다고 덧붙였다.
이와 함께 이 기술은 높은 수율, 저급 원료 사용, 낮은 반응 온도로 에너지 절감, 공정의 단순화로 투자비 절감 등으로 기존 나프타 열분해 기술에 비해 높은 원가 경쟁력과 함께 환경 규제에 따른 이산화탄소 배출권 확보에 적극 대처가 가능하다고 전했다.
지난 23일 SK㈜는 이 기술과 관련 세계적인 정유 및 석유화학 플랜트 엔지니어링 업체인 미국 KBR 사와 전략적 제휴관계를 맺고, SK㈜의 울산공장에 적용해 2009년부터 본격 가동에 들어간다는 방침이다.
정부는 앞으로 전세계 석유화학 업체에 기술판매를 추진할 계획으로 본격 수출되는 2010년 이후 전세계 신규 에틸렌 제조 공장을 모두 AOC기술로 건설할 경우 연간 약 1억1200만달러, 기존 에틸렌 열분해공장 중 10%를 개조할 경우 약 2억4900만달러의 로열티 수입을 예상하고 있다.
김랩장은 연세대에서 화학공학 학ㆍ석사 학위를 받았으며 지난 1985년 SK에 입사했다.
이후 줄곧 석유화학 관련 생산기술과 관련해 고순도 n-헵탄 및 파라디에틸벤젠(PDEB)생산공정, 파라크실렌(P-X)/오소 크실렌(O-X)증산기술개발 등 관련 특허 12건을 보유하는 등 왕성한 연구활동을 해오고 있다.
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<김용승 랩장 프로필>
◇ 학력
▲1978 - 1982 : 연세대학교 화학공학과 학사
▲1982 - 1985 : 연세대학교 화학공학과 석사
◇ 경력
▲1985: SK㈜ 입사
▲~ 1997: 아로마틱 생산3과장
▲~ 2003: 화학제품기술팀 수석연구원
▲~ 현재 : 화학공정 랩(Lab)장