[신사업 소개] 회사 보유 핵심역량을 바탕으로 미래준비에 박차를 가한다

김 철 현

[email protected] 현대오일뱅크 중앙기술연구원

현대오일뱅크 중앙기술연구원(이하 중기원)은 지난 2011년 11월, 다변화하는 글로벌 산업동향에 대응하여 미래 먹거리를 준비하자는 청사진을 가지고 개원하였 다. 그 동안 기술 개발과 기술교류 및 다양한 국책과제 를 소화해오며 당사 연구의 중심으로 자리잡았다. 이 제 밑바탕을 다지고 도약을 준비중인 현대오일뱅크 중기원. 지난 2년 반 간의 연구 성과를 소개한다.

개방형 R&D 운영

빠른 기술변화에 신속히, 효율적으로 대응하기 위 해서는 훌륭한 내부 연구역량 확보 못지 않게 우수한 외부의 R&D 네트워크를 활용함이 매우 중요하다. 일 반적으로 R&D 조직에는 자신들이 직접 개발하지 않 은 기술이나 연구사업에 배타적인‘NIH(Not Invented Here) 문화’가 지배적이나 당사의 경우 R&D 연구 역사가 일천하고, 미래준비연구 역사가 짧아 외부 연

구네트워크를 최대한 활용하는 개방형 연구를 지향하 고 있다. 정부투자연구기관, 우수 민간 연구기관, 대학 및 우수 벤처기업과의 공동연구를 최대한 지향하여 연구 기간을 단축하고, 비용을 줄이며 내부 연구인력 을 최소한 보유하는 방침으로 운영하고 있으며 뒤에 소개하는 6개의 과제는 모두 이러한 개방형 R&D의 산물로서 외부 연구네트워크를 활용하고 있다.

세계 정유산업의 기류 변화로 인해 연구개발 필요성 증가

과거 국내 정유산업의 연구개발 수요는 타 산업에 비해 상대적으로 적었다고 할 수 있다. 하지만 점점 치열해지는 경쟁과 최근 셰일자원의 대규모 개발로 인한 전 세계 에너지 지형의 큰 변화 속에서 살아남고 성장하기 위해서는 경쟁우위의 기술역량을 바탕으로 한 발전 전략이 유일한 선택이다. 일례로 천연가스의 경우 북미지역 가격이 우리나라 가격의 1/4수준에 불 과한 실정이며, 중동 산 원유를 수입, 정제하여 배럴당 2~3달러에 불과한 수익을 거두는 아시아 기업에 비 해 북미 정유기업은 보다 저렴한 셰일오일을 정제하

그림 1. 경기도 성남시 판교 소재 현대오일뱅크 중앙기술연구원 모습

회사 보유 핵심역량을 바탕으로 미래준비에 박차를 가한다 | 김철현

여 2배 이상 수익을 거두기도 한다.

현대오일뱅크 중기원은 위와 같은 기류 변화에 대 응하여 개원 초부터 어떤 연구를 통해 미래를 준비할 것인지를 고민해 왔고, 회사가 보유한 핵심역량을 기 반으로 기술우위를 갖추는 것이 최선임을 깨닫게 되 었다.

현대오일뱅크의 핵심역량을 바탕으로 미래를 설 계하다

현대오일뱅크가 보유한 대표적인 핵심역량은 국내 에서 유일무이하고 전세계적으로도 드문 고황석유코 크스(이하 펫콕)를 활용하는 능력이다. 대산공장에서 는 국내에서 유일하게 아스팔트코크화공정을 통해 아 스팔트와 같은 저급 연료를 등경유와 같은 고급연료 로 전환시키고 그 과정에서 부산물인 펫콕을 생산하 고 있다. 이 펫콕은 기존 석탄대비 고열량의 에너지원 으로서 매력적인 연료이나 연소가 어렵고 황 함유량 이 높아서 활용에 높은 기술력을 요구한다. 펫콕의 주 생산지인 북미지역은 천연가스가 있기 때문에 고유황 펫콕은 관심을 끌지 못하며 따라서 석탄보다 고열량 임에도 불구하고 저렴한 가격으로 거래된다. 당사는 펫콕을 유동층연소보일러(FBC보일러)를 통해 26년 간 이용해 오고 있으며, 이 분야에 자신감을 가지고 있다. 이 에너지원을 더욱 효과적으로 활용할 수 있는 기술을 계속해서 발전시켜 나간다면 경쟁력 강화에 큰 기여가 가능할 것이다.

차세대 핵심기술 개발에 나서다

현대오일뱅크 중기원은 기존 정유 산업의 경쟁력 강화를 위하여 유동층보일러의 탈황부산물인 탈황석 고 고부가가치화, 정유 공정용 촉매 자체 개발, 초중질 원유 처리 기술 개발 등의 연구를 수행 중이다. 펫콕 의 효과적인 활용을 위해 당사는 가스화를 통해 합성 가스(일산화탄소와 수소 혼합물)를 제조한 후 다양한 석유화학 제품 및 청정연료로 추가 전환시키는 연구 를 하고 있다. 펫콕 외에도 저급 석탄, 생활 폐기물 등 이 가스화의 원료로 사용될 수 있다. 당사는 이 기술 을 차세대 핵심역량 기술로 판단하여 이 분야의 연구 에서 가장 앞서 있는 한국화학연구원, 에너지 기술연 구원 및 고등기술연구원과 4개의 국책 과제 참여를 통한 공동 연구를 수행 중이다. 아래에 중기원이 수행 중인 국책과제에 대해서 상세히 설명하고자 한다.

(a) 폐쇄형 R&D 모식도 (b) 개방형 R&D 모식도 그림 2. 폐쇄형 R&D와 개방형 R&D 비교

그림 3. 현대오일뱅크에서 보유중인 유동층연소보일러 (FBC보일러) 전경

현대오일뱅크 중기원은 자체 보유한 역량을 바탕으 로 한 개방형 R&D를 통해 향후 경쟁력을 가질 수 있 는 항목에 대하여 6개의 국책과제를 수행 중이다.

펫콕/저급 석탄가스화를 통한 청정 에너지 및 석유화 학제품 제조

국내에서 유일하게 펫콕을 생산하고 있는 현대오일 뱅크는 가스화 기술로 고부가가치 제품을 생산하고자 동 연구를 진행하고 있다. 이 과제의 연구 핵심은 고유 황 펫콕의 가스화 최적화와 탈황기술이다. 저급연료를 합성가스로 전환할 시 대량의 황화합물이 발생하기 때문에 이를 제거할 수 있는 기술이 반드시 필요하다.

현대오일뱅크 중기원은 이를 위해 고등기술연구원 및 전북대학교와 함께 관련 기술 개발을 진행 중이다.

천연가스로부터 일산 10톤급 고효율 메탄올 생산 기존의 메탄올 생산기술은 합성가스 제조를 위하여 천연가스와 스팀을 사용하지만, 본 과제의 기술은 이 산화탄소를 추가 투입하여 합성가스를 제조하는 방식 이다. 현재 현대오일뱅크 대산공장에 일산 10톤 규모 의 실증플랜트를 건설하고 있으며 금년 하반기 가동을 앞두고 있다. 기술 개발이 완료되면 기존 메탄올 제조 기술 대비 이산화탄소 배출양을 30% 절감할 수 있으

며 열효율도 10% 향상될 것으로 기대하고 있다. 기존 가스전의 경우 이산화탄소를 별도로 분리 제거한 후 천연가스를 생산하여야 하지만 위의 기술을 적용할 경 우 이산화탄소가 포함된 천연가스를 곧바로 메탄올 생 산에 투입할 수 있어 효율성을 높일 수 있다. 화학연구 원의 전기원 박사는“이번 연구는 전 세계적으로 이슈 가 되고 있는 온실 가스 문제에 대하여 적극적으로 대 응한다는 점에서 큰 의미가 있다”며“메탄올은 청정연 료이며 석유화학의 기초 원료로 다양하게 전환될 수 있는 물질이기에 사업다각화를 추구하는 현대오일뱅 크에 도움이 될 것으로 기대한다”고 전했다. 연구는 2017년까지 5년간 진행되며 정부연구비 100억원 포함, 약 180억원의 연구비가 투입될 예정이다.

마이크로 지티엘(GTL) 기술을 이용한 청정연료 제조

이 연구과제는 천연가스(셰일가스)를 합성가스화 한 후 청정 액체 연료(등유, 경유, 윤활기유 등)를 생 산하는 모듈형 고효율 GTL 마이크로 반응 시스템 개 발이다.

천연가스 액화기술(GTL:Gas To Liquid)이란 천연 가스를 화학적, 물리적으로 가공하여 액체상태의 석유 제품을 만들어내는 기술 및 제품을 통칭한다. 그러나

회사 보유 핵심역량을 바탕으로 미래준비에 박차를 가한다 | 김철현

기존의 GTL 기술은 석유메이저가 기술이전을 거부하 고 있고 대형 가스전만을 대상으로 하고 있어 진입장 벽이 높아 GTL기술의 소형화가 가치가 있다. 이 기술 은 미세 반응기 개발을 통하여 플랜트를 소형화하는 것이 핵심이며, 작은 규모에서도 뛰어난 생산성을 보여 낮은 경제성으로 인해 미개발 상태에 있는 중소 가스 전이나 해상 가스전 개발에 이용될 가능성이 높다.

또한, GTL 합성연료는 천연가스로부터 합성가스

를 거쳐 액체 연료 또는 화학제품을 제조하기 때문에 유황성분 및 방향족 성분이 거의 없어 차세대 클린 에 너지로 각광을 받고 있다.

향후 3년 간 진행될 연구에서는 한국화학연구원 및 에너지기술연구원의 핵심기술을 바탕으로 현대오일 뱅크를 비롯해 현대중공업, 삼성중공업 등의 민간 기 업들이 함께 참여해 상용화를 위한 본격적인 연구를 수행할 것이다.

폐기물 가스화를 통한 열에너지·석유화학제품 제조

이 과제는 생활 폐기물을 고부가가치의 청정 연료 로 전환할 수 있는 기술 개발이 목표다.

현재 생활폐기물은 단순 소각 또는 매립되어 대기 및 토양오염을 유발하므로 친환경적 처리기술 개발이 시급한 실정이다. 이에 현대오일뱅크 중기원은 생활 폐기물을 가스화하여 합성가스를 제조하는 기술을 연 구하고 있다.

산업부산물을 활용한 친환경 건설재료 개발 유동층보일러(FBC)의 탈황석고와 이산화탄소를 활용한 건설 재료 기술 개발을 수행 중이다. 동 연구

그림 6. Pilot을 통한 메탄올 생산 모습

그림 7. GTL 모식도

난화 방지 기술이라는 가치가 있다.

초중질 저급 기회원유처리 원천기술 개발 현대오일뱅크 중기원은 한국에너지기술연구원, 카 이스트, 고려대, 삼성중공업과 함께 2013년도 상반기 부터 기회원유처리 원천기술 개발 관련 연구를 진행 중에 있다. 현재 생산되는 원유는 대부분이 경질유이 자 산성이 약한 고가의 원유인 반면에 초중질, 저급 기회원유(Opportunity Crude)는 천해에 다량 매장되 어있으나 초중질유이며 산성이 높은 원유로서 정유 공정 도입시 장치 부식성이 강해 기술적 한계로 개발 이 미루어져 왔었다. 이 기술의 개발을 통해 현대오일

사업다각화 및 미래 먹거리를 찾아보자는 목표로 달려온지 어느 덧 2년 반이 된 현대오일뱅크 중앙기 술연구원. 현대오일뱅크의 장점을 살릴 수 있는 여러 자체과제 및 국책과제를 진행하면서 겪은 시행착오들 은 연구원들의 역량 발전에 큰 도움이 되었으며, 실제

‘뜬 구름 잡기’와 같이 피부에 와 닿지 않던 성과들이 가시화되어 가는 것을 보며 할 수 있다는 자신감도 생 겼다. 아직은 걸음마 단계지만 언젠가는 달리기 선수 처럼 뛰게 될 날을 그리며 사회 및 국가 발전에 도움 이 되는 현대오일뱅크가 되도록 중기원은 열심히 노 력할 것이다.