석유 가공한 ‘고부가 소재’ … 반도체·2차전지 등 미래산업 주도[Science]

폴리에틸렌·폴리프로필렌 등
정부, 원유 재가공 경쟁력 강화

흔히 석유나 천연가스는 자동차·난방·발전 등의 연료로 쓰인다는 인식이 강하다. 그러나 에너지로서의 활용뿐만 아니라 원유를 정제하면서 파생되는 석유화학 제품은 인류 일상생활 곳곳에 활용된다. 대표적으로 플라스틱과 비닐봉투의 원료가 되는 폴리에틸렌(PE)을 비롯해 첨단 반도체나 2차전지 관련 소재도 이에 속한다.

따라서 정부도 국내 석유화학산업의 다운스트림(기초 유분을 재가공해 합성수지 등을 제조하는 공정) 경쟁력을 강화한다는 계획을 세우기도 했다.

20일 석화 업계 및 산업통상자원부에 따르면 장기적으로 석화산업의 미래는 다운스트림에서 생산되는 고부가 소재가 주도할 것으로 전망되고 있다. 석화산업은 크게 업스트림과 다운스트림으로 구분된다.

업스트림은 시추·생산을 비롯해 원유를 상압증류장치를 통해 정제하면 LPG부터 휘발유·등유·경유·중유 등 순서로 분리되는 원리를 이용해 에틸렌, 프로필렌, C4유분(탄소수가 4개인 탄화수소 혼합물로 상온·상압에서 공기보다 가벼운 무색의 기체) 등 기초 유분을 만드는 공정과정을 이른다. 그러나 실질적인 고부가 제품은 기초유분을 재가공하는 다운스트림에서 더 많이 생산된다.

다운스트림에서는 기본적인 범용소재인 PE를 비롯해 폴리프로필렌(PP), 파라자일렌(PX), 합성고무(SBR) 등이 생산된다. PP는 밀도와 인장 강도가 높아 가벼우면서도 강한 물성을 지닌다. 또 내열성과 내습성도 우수하고 고온·습기에도 잘 견디는 물질이다. 따라서 식품 포장재나 의료용 기기, 자동차 부품 등 일상생활에서부터 산업 현장까지 폭넓게 쓰인다. PX는 추가 가공을 거쳐 일상생활에서 거의 매일 접하는 폴리에스터(PET) 제품으로 재탄생한다. SBR은 천연고무(NR)에 비해 품질이 균일하고 특히 내열성과 내마모성이 우수해 타이어·신발·산업용품 등의 재료로 널리 사용된다.

다운스트림 제품은 여기서 더 나아가 첨단산업에도 활용된다. 2차전지나 반도체 필름용 PE, 전기차 타이어용 SBR도 다운스트림의 고부가 소재로 꼽힌다. 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)은 2차전지의 분리막으로 활용된다. 또 전기차 타이어는 배터리 무게와 내연차량보다 높은 순간출력으로 인해 더 강한 하중을 받게 된다. 따라서 전기차 타이어는 더 강한 내마모성이 필요하다. 전기차 타이어용 SBR이 다운스트림의 고부가 제품으로 평가되는 이유다.

일본이나 유럽연합(EU)의 선진기업들은 이미 지난 2000년대부터 업스트림이나 범용소재 분야는 축소하고 고부가 소재에 집중하고 있다. 일본은 전자소재, EU는 바이오나 특수가스 분야에서 강점을 보이고 있다.

박준희 기자 vinkey@munhwa.com