[에너지 강국]깨끗한 원유 정제에 ‘피치계 탄소섬유’ 개발, 친환경 선도

GS칼텍스는 친환경 바이오케미칼과 탄소섬유 등 정유 및 석유화학 사업과 연계된 연구개발에 집중하고 있다. 바이오케미칼 복합 소재 등 GS칼텍스의 신성장동력을 발굴하고 있는 곳은 1998년 설립된 기술연구소다. GS칼텍스 기술연구소는 정유 및 석유화학 등 기존 사업영역에서 포트폴리오 확장을 위해 다양한 연구개발을 진행 중이다. 이와 함께 국내외 기관, 대학 등과 활발한 공동연구를 통한 협력관계 확대도 적극 추진하고 있다.

원유 찌꺼기로 탄소섬유 만들어

GS칼텍스는 원유 정제뿐 아니라 이 과정에서 생기는 부산물을 활용한 화학소재 개발에서 앞서가고 있다. 대표적인 제품이 탄소섬유다.

GS칼텍스는 원유 정제 고도화 시설에서 생산되는 찌꺼기인 ‘피치’를 활용해 활성탄소섬유를 만드는 생산공정 개발을 완료했다. 내년에 60t 규모의 시제품 생산에 들어가 2015년 상업생산을 계획하고 있다.

탄소섬유는 강철에 비해 무게가 4분의 1에 불과하지만 강도는 10배로 철을 대체할 첨단소재로 주목받고 있다. 탄소섬유는 최근 항공우주, 자동차 등 산업계에서 소재 경량화를 위한 신소재로 쓰이고 있고, 친환경 및 고유가 추세로 인해 섬유강화플라스틱산업에서도 유리섬유를 대체하며 사용량이 증가하고 있는 추세다.

GS칼텍스가 개발한 ‘피치계’ 탄소섬유는 오염물질을 흡입하고 정화하는 기능이 뛰어나 반도체 공정용 도금 필터 등 산업용은 물론이고 공기정화기, 정수기 필터용으로도 쓸 수 있다. 아크릴 섬유를 원료로 한 ‘판계’ 탄소섬유는 도레이첨단소재와 태광산업, 효성이 이미 상업생산을 하고 있다. 하지만 국내에서 피치계 탄소섬유의 상용화를 눈앞에 두고 있는 것은 GS칼텍스가 처음이다. 세계 탄소섬유 시장은 현재 연간 20억 달러(약 2조1480억 원) 규모다. 2020년에는 50억 달러(약 5조7300억 원)로 성장할 것으로 전망된다. GS칼텍스는 2011년부터 한국과학기술연구원(KIST)과 전남대, 인하대, 중소기업 등 7개 기관과 컨소시엄을 구성해 ‘석유잔사물을 활용한 탄소섬유 및 자동차부품 응용기술 개발’도 진행 중이다. 금속으로 된 자동차 차체와 부품을 탄소섬유로 대체하기 위한 연구다.

볏짚·해조류를 휘발유 대체연료로

GS칼텍스는 차세대 연료이자 친환경 연료인 ‘바이오 부탄올’ 개발에도 주력하고 있다. 바이오 부탄올이란 폐목재, 볏짚, 사탕수수, 해조류 등 자연물을 활용해 만드는 연료다.

바이오 부탄올은 바이오 디젤, 바이오 에탄올과 함께 3대 바이오 에너지로 불리는 차세대 연료다. 휘발유 대비 에너지 밀도가 90% 수준이다. 엔진 부식 등 문제도 거의 없다. 이 때문에 엔진의 개조 없이 휘발유 차량용 연료로 사용이 가능하다. 기존 연료의 수송 및 저장 인프라를 그대로 이용할 수 있는 장점도 있다.

GS칼텍스는 2007년 연구에 착수해 바이오 부탄올 양산에 필요한 발효-흡착-분리정제 통합공정 기술을 확보했다. 또 KAIST와 광운대, 한국화학연구원과 공동 연구를 통해 바이오 부탄올 생산 가격을 휘발유의 120%까지 낮출 수 있는 핵심 기술을 확보했다. 이 과정에서 40건 이상의 국내외 특허를 출원하는 성과도 얻었다. GS칼텍스는 수년 내 본격적인 양산에 들어갈 수 있을 것으로 기대하고 있다. GS칼텍스 관계자는 “지속가능한 경영을 가능하게 해주는 가장 큰 자산은 기술력이라는 생각으로 연구 개발에 집중 투자하고 있다”며 “선택과 집중을 위해 지난해 사업지주회사인 GS에너지를 설립해 가스 및 전력, 자원개발, 신재생에너지 등 신사업 개발을 하고 있다”고 말했다.

박진우 기자 pjw@donga.com