《2016 신년 기획- 기술이 에너지다③》

[한국에너지신문] GS칼텍스는 1986년 생산 기반이 위치한 전남 여수에 기술연구소를 설립한 이래, 주력사업인 정유 제품 품질 개선과 윤활유/폴리머 신제품 개발 등을 통해 최고 수준의 제품경쟁력을 확보해 왔다. 이후 1998년 대전광역시 유성구에 현재의 기술연구소를 완공해 이전한 이후부터 회사의 미래 성장동력 발굴을 위한 경쟁력 확보에 매진하고 있다.

현재 석유계 수송용 연료를 대체하기 위한 바이오연료는 바이오에탄올을 중심으로 보급되고 있다. 하지만, 바이오에탄올은 수분을 쉽게 흡수하고 금속 제품을 쉽게 부식시키는 특성 때문에 고농도로 사용하기 위해서는 차량의 개조가 필요하며, 기존의 석유계 연료 기반의 인프라를 통한 공급 또한 불가능해 별도 인프라 투자가 필요하다는 단점이 있다.

반면, 바이오부탄올은 바이오에탄올에 비해 에너지밀도가 높아 휘발유와 혼합해 사용시 연비손실이 적으면서도, 엔진의 개조 없이 휘발유 차량용 연료로 사용이 가능하며, 물에 대한 용해도와 부식성이 낮아 기존 연료의 수송 및 저장 인프라를 변경 없이 그대로 이용할 수 있다는 강점을 갖는다.

또한, 바이오부탄올은 일상생활에서 밀접하게 쓰이는 재료의 원료로 사용되는데, 잉크, 본드나페인트 등에 쓰이는 점착제나 반도체 세정제, 식품/비누/화장품 등에 향을 주기 위해 쓰이는 착향료, 혹은 기타 용제 등의 원료로 사용돼 친환경 케미칼로 주목받고 있다.

석유계 부탄올 수요는 2013년 기준 세계시장 규모 연간 397만 톤이다. 이중 아시아 시장이 약 50%를 차지하며, 오는 2018년 연간 498만 톤 규모에 이를 것으로 추정된다.

이에, GS칼텍스는 차세대 바이오연료이자 친환경 바이오케미칼인 ‘바이오부탄올’ 개발에 주력하고 있다.

고가 식용 원료 사용해 본격적 상업화 난항
국내 1980년대부터 연구 시작…2000년대 후반 본격화
 

1990년 바이오부탄올 상업 생산이 중단된 이후, 최근 중국에서의 상업화 재개에도 불구하고 바이오부탄올은 고가의 식용원료 사용 및 품질문제 등 여러 가지 기술적 한계로 인해 본격적인 상업화에는 어려움을 겪고 있는 것으로 알려졌다. 실제 고가의 식용원료인 옥수수, 카사바 등을 사용해 중국에서 재개한 상업공장의 상당수가 가동에 어려움을 겪고 있으며, 2015년 기준으로 실질적인 생산량은 없는 것으로 보고되고 있다.

국내에서는 1980년대부터 바이오부탄올에 대한 연구가 시작됐으나, 2000년대 중반까지는 실험실 수준으로만 진행되다가 본격적인 연구는 2000년대 후반 이후에 진행됐다.

GS칼텍스는 2007년 이후 8년여에 걸친 연구개발 끝에 바이오부탄올 양산에 필요한 발효-흡착-분리정제 통합공정 기술을 파일럿 규모에서 확보했으며, 이 과정에서 40건 이상의 국내외 특허를 출원하기도 했다. 그 결과 폐목재, 임지잔재, 농업부산물, 팜 부산물, 사탕수수대, 옥수수대, 거대억새 등 모든 종류의 저가 목질계 바이오매스로부터 혼합당(C5+C6 Sugar)를 생산할 수 있는 기술을 개발했다. 또한 첨단 생명공학, 대사공학, 미생물 유전자 조작기술을 바탕으로 개발된 균주는 이 혼합당의 동시발효를 통한 바이오부탄올이 가능하며, 독자적인 연속형 발효공정과 결합돼 세계최고 수준의 수율과 생산성을 통해 기존 석유계 부탄올 대비 획기적인 원가경쟁력을 기술을 확보했다.

파일럿 플랜트에 이르기까지 중소기업과의 동반성장의 모습을 추구했다. 개발된 공정의 설계와 장치 및 부품 제작의 국산화를 위해 기술개발 초기단계부터 중소기업을 참여시켰다. 향후 해외 플랜트 수출 등으로 사업이 확장되면 국내 관련 중소기업 또한 글로벌 시장에서 동반 성장의 기회가 생길 것으로 기대된다.

이같은 기술개발은 환경부 및 산업통상자원부의 국책과제 연구비에서 일부 지원을 받아 이뤄졌다. 2014년 8월에는 산업통상자원부로부터 NET 신기술인증을 받아 기술력을 검증받기도 했다.

GS칼텍스, 바이오부탄올 상업화 준비단계
데모플랜트 2016년 상반기 착공
 

GS칼텍스의 바이오부탄올 기술은 상업화를 위한 준비단계에 접어들었으며, 2014년부터 시작된 준양산 단계인 데모 플랜트 건설은 2016년 상반기에 착공될 예정이다.

GS칼텍스는 현재 진행 중인 데모 플랜트 실증 후 직접 사업화와 함께 플랜트 수출, 기술 라이센스 판매 등도 진행할 계획이며, 향후 본격적인 생산 단계에 접어들게 될 것을 대비해 바이오부탄올 생산원료의 안정적 공급처를 확보하기 위한 전략적 제휴방안도 모색하고 있다.

지난 2014년 ‘Value No.1 Energy & Chemical Partner’를 뉴비전으로 선포한 GS칼텍스는 석유 및 석유화학, 윤활유 등 핵심사업의 경쟁력 및 수익성 확보는 물론 바이오케미칼, 복합소재 등의 연구개발(R&D) 분야에서 성과를 창출해 향후 지속가능한 성장기반을 다지고 있다.

그간 GS칼텍스는 석유 및 석유화학 생산시설, 고도화시설 등에 대한 적시적이고 지속적인 투자를 통해 생산경쟁력을 높여 왔다. 이를 통해 생산되는 친환경고부가가치 제품을 해외에 수출해 수익성 제고와 수출시장 다변화 성과를 거뒀다. 또 바이오부탄올 등 바이오케미칼 분야와 복합소재 연구개발 분야에서도 가시적인 성과를 내고 있다.

GS칼텍스는 지속가능한 성장기반을 확보하기 위해 석유사업 등 핵심사업에서 원가절감 및 사업 포트폴리오 다양화 등을 통한 수익성 확보를 위한 노력을 기울여 간다는 전략이다.

아울러 기존에 축적된 기술 및 사업역량을 바탕으로, 바이오케미칼 및 복합소재 분야에서 연구를 계속해 나갈 계획이다. GS칼텍스는 바이오케미칼 분야에서는 바이오매스 원료 확보부터 생산기술 개발, 수요처 개발 등 상용화 기술 개발 및 사업화 가능성을 검토하고 있다. 앞으로도 스케일업 연구를 통한 기술검증 및 다운스트림 연구 등 다양한 활동을 추진할 계획이다.

특히 미래 성장동력 확보 차원에서 전남창조경제혁신센터와 연계해 약 500억원을 투자, 여수에 바이오부탄올 시범공장을 건설하고 전후방에서 원료 및 다양한 응용제품을 담당할 중소·벤처기업을 육성하는 등 지속적인 협력체계를 구축하고 있다.

또 복합소재 분야에서 확보한 기술 및 원료 역량을 바탕으로 상용화 기술 개발에 힘쓰고 있으며, 다양한 물성 개발로 수요시장 확대 및 신규 응용처 발굴을 지속하고 있다.

GS칼텍스 관계자는 “최근 지속되는 세계적인 경기침체와 급격한 유가 변동, 시장경쟁 심화 등의 어려움 속에서도 경영환경 변화에 선제적으로 대응하고, 수익성 향상을 통한 재무건전성을 강화해 지속가능한 성장을 도모해 나갈 것”이라고 말했다.