[E・D칼럼]셰일가스화학시대에서의 기술개발
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  • 승인 2013.08.29 08:22
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백영순 박사 / 한국가스공사 연구위원

 
최근 100여년 이상 소비할 수 있는 풍부한 매장량을 지닌 셰일가스가 수평·수압 파쇄기술 개발로 경제성이 높아져서 가스의 황금시대가 도래할 것이라고 기대하고 있다.  뿐만 아니라 이로 인해 에너지 시장의 새로운 패러다임을 만들 수 있어 셰일가스 혁명으로까지 일컫고 있는 상황이다.

향후 셰일가스가 에너지시장과 석유화학산업에 언제부터 얼마만큼 영향을 줄 것인지, 이를 위해 어떻게 대비할 것인지 준비해야 할 과제이다.

2011년 IEA 보고서에 의하면 천연가스는 석탄 수요를 크게 잠식하고, 석유와 원자력 수요를 일부 흡수하면서 성장세를 지속해 2008년 대비 2035년엔 62% 증가하여 에너지 비중이 25%에 이를 것이며, 2030년에 석탄(23%)을 추월하여 2035년에 석유(27%)에 육박할 정도로 가장 크게 증가할 것으로 전망하고 있다.

이러한 천연가스 수요양 중에서 약 24%를 비전통가스(셰일가스가 50% 담당) 생산으로 채울 것으로 전망하고 있다.

그동안 천연가스와 석유에너지에 의존하여 거래되어왔던 business가 셰일가스 출현으로 풍부한 천연가스 공급시장을 형성하고 안정적인 수급체계에 의한 가격의 하향안정화를 기할 것으로 예측하고 있다.

반면 석유화학산업은 70∼90% 메탄, 5% 에탄, 5∼15% 콘덴세이트로 구성되어 있는 셰일가스 성분 중에서 에탄과 콘덴세이트는 에틸렌(합성섬유, 합성수지, 합성도료 등을 만드는 원료)의 직접원료로 활용된다. 

이는 기존 원유에서 나온 나프타(약 15%)로부터 생산하는 에틸렌 생산 비용에 비해 반 이하의 저렴한 가격으로 대체 생산되어 가장 직접적이고 빠르게 시장 영향을 크게 받을 것으로 예측되고 있고, 앞으로 더 많은 가격차가 이루어질 것으로 전망하고 있어 이를 해결하기 위해 석유화학산업계는 분주하게 대책 마련에 고심하고 있다.

이에 대한 하나의 대응방안으로서는 에탄 기반으로 생산되는 에틸렌 제품과 차별화하여 고부가 올레핀 및 방향족 석유화학제품의 생산구조로 전환하는 기술개발이 제시되고 있다.

중장기적으로 셰일가스로 인하여 석유산업에서 화학 소재 및 부품을 만드는 구조가 가스에서 출발하는 체제로 재편될 것으로 전망하고 있다.

이는 셰일가스의 약 80%인 메탄가스로부터 에틸렌이나 프로필렌과 같은 올레핀 생산에서 고부가 화학제품 생산에 이르기까지 가스화학에 관한 고부가가치 기술개발이 매우 필요한 시점이다.

최근 북미의 많은 셰일가스에서 청정에너지 DME(Dimetyle ether)를 생산하는 플랜트를 건설한다고 미국 Oberon Fuel 회사가 발표하였고(Media release 자료, 2013.6.6.) 2015년부터 본격 생산되는 Volvo 사의 중대형 DME 전용차량 연료로 사용될 전망이다.

이러한 DME 생성물은 연료로서의 장점을 지닐 뿐 아니라 에틸렌, 프로필렌, 수소 등 다양한 석유화학 기초원료의 중간체로서 사용되기 때문에 DME 화학적 활용에 대한 원천 기술개발도 수행되어야 할 것이다.

또한 메탄 가스에서 직접 전환하여 에탄과 에틸렌을 제조하는 OCM(Oxidative coupling of methane)기술은 선진국에서 수행하고 있는 유망한 기술개발의 하나이다.

특히 이는 2000년 중반 이후 석유가격 급등과 셰일가스 출현으로 Chevron, Exxon-Mobil, Shell, BP, BASF 등 세계적인 기업들이 상용화 개발에 필요한 원천기술을 확보하는데 전력을 다하고 있다.

최근 미국화학위원회에서는 미국의 경쟁력이 가스화학에서 나올 것으로 예견하며 IT 시대와 버금가는 가스화학 산업시대가 열릴 것으로 전망하고 있다.

우리나라도 에너지와 석유산업의 새로운 패러다임을 만들어가고, 세계와의 무한경쟁을 위해서 셰일가스화학의 혁신적인 기술개발이 전략적이고 선도적으로 추진되어야 할 것이다.

이 기술들이 정부의 지원 하에 산학연의 협력과 노력으로 기술개발을 추진할 때 “세일가스화학”의 결실을 기대해본다.


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