국내 석유화학산업의 시장 환경 변화, 생산 공정의 특성 및 에너지 효율성 현황 doc_id PCY_201702070339317151_12

우리나라 석유화학산업은 범용제품의 생산비중이 높고 해외수출 의존도가 높기 때문에 글로벌 시장의 여건 변화에 따라 국내 업황이 많은 영향을 받는 특징이 있다. 최근 글로벌 석유화학시장의 여건변화는 전반적으로 국내 석유화학 업황에 부정적인 영향을 미칠 것으로 판단된다. 특히 우리나라의 최대 수출시장인 중국 경제의 둔화세가 장기화되면서 수입수요가 감소할 것으로 전망된다. 중국의 경제성장률이 2013년 이후로 8% 미만(7.4%~7.7%)을 기록하고 중국정부의 경제정책 기조 또한 양적 팽창에서 질적 성장으로 전환되며 중국 석유화학시장 내 수입수요 감소가 우려된다. 2013년 상반기부터 중국의 주요 석유화학제품의 생산증가세가 체증되기 시작하며 신창타이에 진입하였으며, 주요 원인으로는 중국 내 교통 및 인프라 시장수요 감소와 중국 정부의 대규모 투자정책 축소로 분석되고 있다. 중국 정부는 신창타이 체제 이후에 해외시장 의존도를 낮추고 자급률을 높여 내수시장을 활성화하는 방향으로 정책을 전환하고 있다. 반면 중국의 범용제품 생산시설이 증설되며 우리나라와 일본, 그리고 중국 간 무역구조에 변화가 있을 것으로 예상된다. 기존에 일본에서 핵심 중간재 및 소재를 수입하여 국내에서 가공한 최종재를 중국으로 판매하던 수출구조가 가격경쟁력을 확보한 중국산 범용제품 최종재를 국내로 수입되는 변화가 생길 것으로 전망된다. 석유화학산업의 대중국 수출은 중국 경제의 성장 둔화와 중국 석유화학시장의 자급률 상승에 따라 감소하는 반면 신흥시장(터키, 베트남)으로의 수출은 증가할 것으로 전망된다. 2014년 말부터 증설된 국내 생산설비의 가동률이 정상화되면서 석유화학제품의 공급량은 늘어날 것으로 예상된다. 아울러 FTA로 인한 관세철폐효과가 해당 석유화학시장에서 국산 제품의 가격경쟁력을 높일 것으로 예상됨에 따라 베트남과 터키를 중심으로 하는 신흥시장이 대두될 것으로 예상된다. 석유화학제품의 범위가 넓기 때문에 다양한 제품생산에 맞는 다양한 생산 공정을 보유하고 있는 것이 특징이다. 원유에서 납사를 추출하면 NCC공정을 통해 에틸렌, 프로필렌 등 기초유분 제품을 생산한다. 이중 에틸렌은 합성수지(PE), 중간원료(EDC, EO), 그리고 합성고무(EPDM) 제품의 원료로 사용되고 프로필렌을 활용하여 합성수지(PP), 합섬섬유(AN), 중간원료(PO) 제품을 생산한다. 혼합 C4를 통해 부타디엔을 생산하는데 부타디엔은 합성고무의 원료로 사용된다. 또한 일부 납사는 BTX 플랜트에서 벤젠, 톨루엔, 그리고 자일렌 등 기초유분 제품을 생산하는데 활용된다. 이중 자일렌을 통해 OX, PX와 같은 중간원료를 생산하고 PX는 합섬섬유인 TPA의 원료로 사용되고 있다. 상공정 중에 납사분해공정은 석유화학공업의 기초 원료인 프로필렌, 에틸렌 등 올레핀계열의 제품을 생산하는 공정이다. 원료인 탄화수소에 증기를 주입하여 열 분해시킨 후 급냉공정, 압축공정, 그리고 냉각 및 정밀 공정을 거쳐 올레핀 계 제품을 생산한다. 이 과정에서 올레핀 계열 제품 이외에도 분해 중유, 분해 가솔린, 수소 등 부산물을 생산한다. 열분해공정은 원료를 고온에서 분해하는 공정으로, 이 과정에서 원료는 수소, 메탄, 에틸렌, 프로필렌 등 다양한 형태의 탄화수소로 전환되는 공정이다. 열분해로를 거친 원료는 냉각탑을 거치며 분해 중유를 생산하고 분해가스 압축기를 통해 분해 가솔린을 생산한다. 고온의 분해가스를 상온까지 급냉시키면서 이 과정에서 무거운 성분들은 분리된다. 탈수탑을 거친 원료는 저온 냉각기를 통과한 후 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등을 빼는 공정을 거치는데 이때 각각 수소, 에틸렌, 프로필렌, 혼합유분이 생산된다. 폴리에틸렌(PE)는 합성수지 제품 중에서 가장 다양하게 사용되는 열가소성 수지이다. 폴리에틸렌 중합 공정에 의해 생산된 제품은 고압법에 의한 LDPE와 촉매를 사용하는 HDPE로 구분된다. 폴리에틸렌을 제조하는 방법은 고압법, 중압법, 저압법 및 기압법으로 구분 가능하며 각 제조 방법에 따라 다른 종류의 촉매가 사용되기 때문에 출시되는 제품 또한 종류가 다르다. LDPE는 에틸렌을 원료로 하여 압축, 반응, 분리, 압출, 혼합기를 통과하면서 생산되는 반면 HDPE는 정제되어 촉매조제와 중합되어 분해, 세척, 여과, 건조, 배합 등의 과정을 거쳐 생산된다. 석유화학산업의 2014년 산출액은 62조원, 부가가치는 10.4조원, 에너지사용량은 3.204만 TOE, 그리고 온실가스배출량은 5.993 CO2톤을 기록하고 있다. 석유화학산업의 탄소집약도는 2004년부터 2014년까지 18.~1.9 수준을 유지하고 있어 탄소함유량이 높은 에너지의 사용비율을 일정하게 유지해 온 것을 알 수 있다. 또한 다른 산업에 비해 상대적으로 탄소집약도가 낮은 편이다. 석유화학제품의 생산공정에서 사용하는 에너지의 대부분은 부생가스를 재활용하여 사용하고 있고 전력 및 스팀을 활용하여 생산공정에 이용하는 특징이 있다. 석유화학산업에서 부생가스나 부생유는 생산활동에 의해 필수적으로 발생하게 되며 이를 효율적으로 에너지로 전환할수록 에너지 구매비용을 낮출 수 있기 때문에 에너지효율성이 증대되는 장점이 있다. 석유화학제품 생산공정에서 발생하는 전력은 에틸렌 생산 중에 발생된 부생가스를 활용하여 가스터빈발전기를 통해 생성된다. 발전기의 주요 원료는 열분해로 동일하게 구성된 부생가스이며 사업장의 특성에 따라 메탄의 조성을 조정하고 있다. NCC와 같이 부생가스가 다량으로 발생하는 사업장의 경우, GTG를 활용한 전기생산이 실제 사용하는 에너지량보다 초과되는 상황이 발생할 수 있다. 이 때 잉여 에너지를 다른 사업장으로 판매하게 되고 판매량이 많을수록 공급사업장의 에너지 효율은 개선된다. 따라서 NCC 공정은 원료를 투입하면 기타 에너지원이 필요 없는 자가 에너지 생산 및 소비가 가능하게 된다. 석유화학산업의 에너지소비 원단위 및 온실가스배출 원단위는 2010년부터 2014년까지 추세적으로 상승하고 있다. 이러한 결과는 고유가를 대비하여 국내 석유화학업계가 생산설비의 에너지효율을 지속적으로 개선해 왔지만, 상대적으로 온실가스 배출비중이 높은 상공정에 대한 투자가 활발하게 이루어졌기 때문이다. 한편 국내 석유화학산업은 규모화를 통해 범용제품의 가격경쟁력을 확보하는 전략을 사용해 왔다. 이 때 가격경쟁력을 결정하는 가장 중요한 요인인 원가비용 절감을 위해 석유화학업계는 에너지 효율성 향상에 주력해 왔다.