한국화학연구원의 박용기(朴容起)/이철위 박사팀은 저급의 중질나프타로부터 고부가가치의 경질올레핀(에틸렌, 프로필렌)을 50% 이상의 높은 수율로 생산할 수 있는 에너지 절약형 접촉분해공정용 촉매 및 PILOT 단계공정을 개발하였다.

이번 개발은 과학기술부 21세기 프론티어 연구개발사업의 일환인 ‘이산화탄소저감및처리기술개발사업단’의 지원을 받아 SK기술원과 공동으로 3년간 15억원의 연구비를 투입하여 이루어낸 결과로 선진국 기술에 의존하던 나프타분해설비를 신개념의 국내기술로 실용화하는 기틀을 마련하게 되었다.

이 기술은 700oC 이하의 저온 촉매분해로 인하여 이산화탄소 배출량을 연간 140만톤(약 20%) 이상 획기적으로 줄일 수 있기 때문에 2005년 발효된 기후변화협약에 대응하는데도 일조할 것으로 보인다.

이번에 개발된 기술은 성능이 뛰어난 촉매를 개발하고 이 촉매를 연속적으로 재생하여 사용하는 접촉분해공정을 채택함으로써 700oC 이하의 저온에서도 50% 이상의 높은 수율로 경질올레핀 제조가 가능하다.

그 동안 경질올레핀은 850oC 이상의 고온에서 나프타 열분해에 의하여 생산되어 왔다. 석유화학산업의 나프타 분해설비는 선진국 기술의존도가 높고 이를 국산화하는 것은 국가기간산업인 석유화학산업의 선진화에 새로운 돌파구를 마련하는 계기가 된다.

또한 석유화학산업의 기초 원료인 경질올레핀(에틸렌, 프로필렌) 생산을 위한 나프타 분해공정은 대표적 에너지 다소비 공정으로 석유화학산업 전체 에너지 소비량의 40% 이상을 차지하고 있기 때문에 에너지소비를 줄여 이산화탄소 배출량을 최소화 할 수 있는 신공정개발이 절실히 요구되어 왔다.

2004년 기준 국내 에틸렌 생산량은 650만톤/년으로 세계 6위에 위치하고 있으며, 이로 인한 이산화탄소 발생량은 700만톤/년에 이르고 있다. 즉 20%의 에너지를 절감할 경우 약 140만톤/년의 이산화탄소 배출저감 및 1,000억원 이상의 에너지 절감이 기대된다.

원유가 점차 중질화되고 프로필렌 수요가 더욱 증가하는 추세에 비추어 저급의 중질나프타를 원료화하고 에틸렌보다 프로필렌 생산량을 높일 수 있는 나프타 분해기술개발은 국가 경제적 측면에서 중요함에도 불구하고 선진국에서도 일부만이 상용화되고 있는 상황이다.

이번 기술개발은 기존 열분해공정에 비하여 올레핀 수율 및 프로필렌 선택도가 우수함으로 인하여 가격 경쟁력이 뛰어난 것이 특징이다. 또한, 촉매식 접촉분해공정 채택으로 저급의 중질나프타로부터도 경질올레핀 제조가 가능할 뿐만 아니라, 올레핀 가운데 공급부족이 예상되는 프로필렌을 더 많이 생산할 수 있게 되었다.

홍순우 기자/kip@packnet.co.kr