세계 유일 석탄액화 상용화로
하루 15만배럴 인조석유 생산
국제원유가격이 70달러 대에 올라섰다. 100달러 시대도 머지 않았다는 전망까지 나온다. 기름 한 방울 나지 않는 우리나라는 속이 탈 수 밖에 없다. 그렇다고 석유를 줄일 수도 없다. 방법은 없을까. 디지털타임스는 한국언론재단의 후원을 받아 석탄으로 석유를 만들어 신 산유국 대열에 들어선 남아프리카 공화국 현장과 세계적인 개발현황, 그리고 우리의 대응 등을 점검하는 시리즈를 시작한다. <편집자 주>
<글싣는 순서>
1.남아공 세쿤다, 사솔버그를 가다
2.신 산유국 남아공,이젠 세계무대로
3.세계는 지금 석탄액화기술 전쟁중
4.에너지 자립, 꿈은 이루어질까
고유가 현상이 산유국 지도를 바꾸고 있다. 70달러를 넘나드는 국제유가는 중동이나 남미, 러시아, 미국 등 전통의 산유국 이외에 새로운 개념의 신(新) 산유국을 배출했다. 석탄을 이용해 석유를 생산하는 기술을 통해서다.
남아프리카공화국 요하네스버그에서 남서쪽으로 120km 떨어진 석유화학공업도시 세쿤다(Secunda). 끝없이 이어진 평원을 가로질러 1시간 30여분을 달리자 지평선 위에 거대한 굴뚝이 우뚝 솟아 있었다. 세계 유일의 상용 석탄액화(CTL,Coal to Liquid) 공장인 사솔(Sasol)사(社)의 상징물이다.
지난 1950년 설립된 이 회사는 현재 석탄액화 공정을 통해 하루 15만 배럴의 `인조석유'를 생산하고 있다. 15만 배럴은 이 나라 석유 소비량의 30% 수준이다. 이 회사가 생산하는 인조 원유는 `사솔 휘발류', `사솔 디젤'이라는 이름으로 팔려나간다. 현재 남아공 전체의 3분의 1정도인 북동부 전역에 공급되고 있다.
"사진 촬영은 할 수 없습니다. 물론 휴대폰 카메라도 안 됩니다."
세쿤다 공장에 들어서자 안내를 맡은 아네트 볼맨 박사는 기자에게 주의사항을 알려줬다. 세계 유일의 석탄액화 상용공장인 만큼 기술이 외부로 유출되는 것을 극도로 꺼리고 있는 것이다.
14㎢에 이르는 세쿤다 공장은 자체가 거대한 석유화학복합공장이다. 우리나라의 대산 석유화학단지를 연상시켰다. 간단한 소개 비디오를 본 뒤 공장 투어에 나섰다. 우선 석탄 채굴 현장에 들렀다. 남아공의 석탄 매장량은 전 세계 5위 수준으로 1000억 톤에 이른다.
특히 세쿤다는 거대한 탄전지대이다. 주변에는 시그마 광산 등 5개의 대형 탄광이 있다. 공장 아래가 곧바로 탄전이다. 공장 끝 부분의 야적장에서는 컨베이어벨트를 통해 시커먼 석탄이 끝없이 옮겨지고 있었다. 야적장에는 항상 100여만 톤의 석탄이 컨베이어벨트를 기다리고 있다.
공장 안내에 동행한 마빈 퍼체이스 팀장은 "석탄은 광산에서 곧바로 컨베이어벨트를 타고 공장으로 옮겨진다"면서 "현재 하루 12만톤의 석탄을 처리해 15만 배럴의 인조석유를 만들고 있다"고 밝혔다.
석탄은 곧바로 30mm 미만의 작은 알갱이로 분쇄된 뒤 80대에 이르는 가스화기로 옮겨졌다. 가스화기에서는 분쇄된 석탄을 산소와 수증기를 넣고 가열해 가스형태로 만든다. 만들어진 가스는 수은이나 황 등 불순물이 제거되고 본격적인 액화 공정에 들어간다.
가스에 고압을 가해 액체로 만드는 것은 그리 어려운 공정이 아니다. 이 회사의 핵심 공정은 여기서 부터다. 이렇게 만들어진 합성가스를 디젤과 휘발류로 전환하기 위해서는 `피셔-트롭(F-T,Fischer-Tropsch)' 공법이 쓰인다. 이 회사는 지난 20년대 독일에서 선보인 이 공법으로 세계에서는 유일하게 현재 상용 인조석유를 만들고 있다.
공장 한 켠 에는 어림잡아 높이 60-70m는 됨직한 둥그런 형태의 냉각탑이 8개가 솟아 있다. 냉각탑에서는 흰 연기가 뭉글뭉글 피어올랐다. 마치 구 소련의 원자력발전소를 연상시킨다. 위험하지 않느냐고 묻자 `그냥 수증기일 뿐'이라는 답이 돌아왔다. 석탄액화 과정에서 발생하는 뜨거운 열을 식히고 있는 냉각수가 증발하면서 나타나는 현상이라는 것이다. 냉각탑 근처에서는 긴 파이프를 통해 원료를 태우고 있어 마치 원유시추현장에 온 듯한 착각에 빠지게 했다.
세쿤다에서는 휘발류와 디젤 뿐만 아니라 항공유까지 생산한다. 특히 `포뮬러 원' 같은 자동차 경주대회에 출전하는 경주용 차량에도 사용된다.
아네트 볼맨 박사는 "이곳에서 생산되는 휘발류와 디젤류는 원유를 통한 일반 제품과 비슷한 정도의 품질을 갖고 있다"면서 "항공유의 경우는 오히려 기존 원류를 정제한 제품보다 품질이 한 단계 높다"고 자랑했다.
실제로 사솔에서 생산된 항공유는 요하네스버그 공항에 들어오는 모든 항공기에 공급되고 있다.
휘발류와 디젤은 80%가 파이프라인을 통해, 나머지 20%는 기차나 트럭으로 일반에 공급된다. 기자가 이동하는 중에도 프랑스계 석유회사인 `Total' 의 유조차가 주유를 받는 모습이 보였다.
사솔에서는 휘발류와 디젤 이외에 원유와 마찬가지로 석유화학의 원료가 비슷하게 나온다. 에틸렌과 폴리프로필렌, 솔벤트, 폴리머, 왁스 등 100여 개에 이르는 석유화학 원료가 쏟아진다.
공정과정에서 생기는 부산물도 그냥 버리지 않는다. 이 회사는 정제 과정에서 발생하는 찌꺼기(Ash)를 침전시킨 뒤 벽돌을 만든다. 세쿤다 공장에서는 매달 4000만개의 벽돌이 생산된다. 이 벽돌들은 대도시의 건축자재로 공급된다.
마빈 퍼체이스 팀장은 "공장안에는 소방서와 트레이닝센터, 컨트롤 타워, 의무실 등 다양한 시설들이 들어서 있다"면서 "1만6000여명이 종사하는 이곳은 하나의 도시를 형성하고 있는 셈"이라고 말했다.
세쿤다를 떠나 남서쪽으로 약 1시간쯤 달리자 `사솔의 본거지' 사솔버그(Sasolburg)가 나온다. 사솔버그는 이름에서 알 수 있듯이 사솔이 창립되면서 만들어진 마을이다. 이 마을의 역사는 바로 사솔의 역사다.
세쿤다가 인조석유를 주로 생산한다면 사솔버그는 석유화학제품을 주로 만든다. 물론 지난 55년 첫 번째 인조석유를 생산한 곳이지만 세쿤다에 새로운 공장이 들어선 이후 지금은 인조석유 생산라인이 멈춰져 있다. 대신 이곳은 세쿤다 등에서 파이프 라인을 통해 들어오는 원료를 이용해 석유화학 제품을 만들어 낸다. 사솔버그는 지난해 740만톤의 석유화학 제품을 생산했다.
조니 스톤레이크 홍보 부장은 "지금은 라인이 멈춰져 있지만 이곳은 인조석유를 처음으로 만들어낸 곳"이라면서 "세쿤다 뿐만 아니라 다른 공장에서 원료를 도입해 100여종이 넘는 석유화학 제품을 생산하고 있다"고 말했다.
사솔버그에서는 현재 3세대 석유액화공정개발을 진행하고 있다. 불순물은 줄이고 효율은 높이는 것이 목표다. 녹이 슨 채 멈춰있는 초기의 반응기 옆에는 5층 규모의 새로운 플랜트 건설이 한창 진행중이었다.
스톤레이크 부장은 "저 건물은 현재 새롭게 개발한 공정을 돌려보기 위한 시험 플랜트"라고 소개한 뒤 "저 공정이 가동이 되면 지금보다 훨씬 간단하고 고효율이며 오염도가 적은 공정이 가동될 것"이라고 밝혔다.
그러면 남아공은 왜 50년대 이후 홀로 석탄액화 기술을 발전시켜 왔을까.
석탄액화 기술은 원래 1913년 독일의 과학자 비르기우스가 개발했다. 1차 세계 대전을 일으킨 독일이 주변 국가로부터 원유를 수입할 수 없게 되자 궁여지책으로 내놓은 것이 석탄액화기술이다. 하지만 이후 중동과 미국 등지에서 대규모 유전이 개발되면서 인조석유는 잊혀져 갔다.
남아공은 지난 1955년 석탄액화생산에 성공했으나 곧바로 대량생산에 들어간 것은 아니다. 1차 석유파동이 발생하기 전에는 국제유가는 3-4달러에 불과했기 때문이다. 하지만 잇단 오일쇼크를 겪으면서 비산유국의 설움을 절실하게 느낀 남아공은 76년 기존 시설의 10배 규모인 `세쿤다 프로젝트'를 추진하게 된다. 하루 15만 배럴을 생산하는 신 산유국, 남아공은 이렇게 탄생했다.
하루 15만배럴 인조석유 생산
국제원유가격이 70달러 대에 올라섰다. 100달러 시대도 머지 않았다는 전망까지 나온다. 기름 한 방울 나지 않는 우리나라는 속이 탈 수 밖에 없다. 그렇다고 석유를 줄일 수도 없다. 방법은 없을까. 디지털타임스는 한국언론재단의 후원을 받아 석탄으로 석유를 만들어 신 산유국 대열에 들어선 남아프리카 공화국 현장과 세계적인 개발현황, 그리고 우리의 대응 등을 점검하는 시리즈를 시작한다. <편집자 주>
<글싣는 순서>
1.남아공 세쿤다, 사솔버그를 가다
2.신 산유국 남아공,이젠 세계무대로
3.세계는 지금 석탄액화기술 전쟁중
4.에너지 자립, 꿈은 이루어질까
고유가 현상이 산유국 지도를 바꾸고 있다. 70달러를 넘나드는 국제유가는 중동이나 남미, 러시아, 미국 등 전통의 산유국 이외에 새로운 개념의 신(新) 산유국을 배출했다. 석탄을 이용해 석유를 생산하는 기술을 통해서다.
남아프리카공화국 요하네스버그에서 남서쪽으로 120km 떨어진 석유화학공업도시 세쿤다(Secunda). 끝없이 이어진 평원을 가로질러 1시간 30여분을 달리자 지평선 위에 거대한 굴뚝이 우뚝 솟아 있었다. 세계 유일의 상용 석탄액화(CTL,Coal to Liquid) 공장인 사솔(Sasol)사(社)의 상징물이다.
지난 1950년 설립된 이 회사는 현재 석탄액화 공정을 통해 하루 15만 배럴의 `인조석유'를 생산하고 있다. 15만 배럴은 이 나라 석유 소비량의 30% 수준이다. 이 회사가 생산하는 인조 원유는 `사솔 휘발류', `사솔 디젤'이라는 이름으로 팔려나간다. 현재 남아공 전체의 3분의 1정도인 북동부 전역에 공급되고 있다.
"사진 촬영은 할 수 없습니다. 물론 휴대폰 카메라도 안 됩니다."
세쿤다 공장에 들어서자 안내를 맡은 아네트 볼맨 박사는 기자에게 주의사항을 알려줬다. 세계 유일의 석탄액화 상용공장인 만큼 기술이 외부로 유출되는 것을 극도로 꺼리고 있는 것이다.
14㎢에 이르는 세쿤다 공장은 자체가 거대한 석유화학복합공장이다. 우리나라의 대산 석유화학단지를 연상시켰다. 간단한 소개 비디오를 본 뒤 공장 투어에 나섰다. 우선 석탄 채굴 현장에 들렀다. 남아공의 석탄 매장량은 전 세계 5위 수준으로 1000억 톤에 이른다.
특히 세쿤다는 거대한 탄전지대이다. 주변에는 시그마 광산 등 5개의 대형 탄광이 있다. 공장 아래가 곧바로 탄전이다. 공장 끝 부분의 야적장에서는 컨베이어벨트를 통해 시커먼 석탄이 끝없이 옮겨지고 있었다. 야적장에는 항상 100여만 톤의 석탄이 컨베이어벨트를 기다리고 있다.
공장 안내에 동행한 마빈 퍼체이스 팀장은 "석탄은 광산에서 곧바로 컨베이어벨트를 타고 공장으로 옮겨진다"면서 "현재 하루 12만톤의 석탄을 처리해 15만 배럴의 인조석유를 만들고 있다"고 밝혔다.
석탄은 곧바로 30mm 미만의 작은 알갱이로 분쇄된 뒤 80대에 이르는 가스화기로 옮겨졌다. 가스화기에서는 분쇄된 석탄을 산소와 수증기를 넣고 가열해 가스형태로 만든다. 만들어진 가스는 수은이나 황 등 불순물이 제거되고 본격적인 액화 공정에 들어간다.
가스에 고압을 가해 액체로 만드는 것은 그리 어려운 공정이 아니다. 이 회사의 핵심 공정은 여기서 부터다. 이렇게 만들어진 합성가스를 디젤과 휘발류로 전환하기 위해서는 `피셔-트롭(F-T,Fischer-Tropsch)' 공법이 쓰인다. 이 회사는 지난 20년대 독일에서 선보인 이 공법으로 세계에서는 유일하게 현재 상용 인조석유를 만들고 있다.
공장 한 켠 에는 어림잡아 높이 60-70m는 됨직한 둥그런 형태의 냉각탑이 8개가 솟아 있다. 냉각탑에서는 흰 연기가 뭉글뭉글 피어올랐다. 마치 구 소련의 원자력발전소를 연상시킨다. 위험하지 않느냐고 묻자 `그냥 수증기일 뿐'이라는 답이 돌아왔다. 석탄액화 과정에서 발생하는 뜨거운 열을 식히고 있는 냉각수가 증발하면서 나타나는 현상이라는 것이다. 냉각탑 근처에서는 긴 파이프를 통해 원료를 태우고 있어 마치 원유시추현장에 온 듯한 착각에 빠지게 했다.
세쿤다에서는 휘발류와 디젤 뿐만 아니라 항공유까지 생산한다. 특히 `포뮬러 원' 같은 자동차 경주대회에 출전하는 경주용 차량에도 사용된다.
아네트 볼맨 박사는 "이곳에서 생산되는 휘발류와 디젤류는 원유를 통한 일반 제품과 비슷한 정도의 품질을 갖고 있다"면서 "항공유의 경우는 오히려 기존 원류를 정제한 제품보다 품질이 한 단계 높다"고 자랑했다.
실제로 사솔에서 생산된 항공유는 요하네스버그 공항에 들어오는 모든 항공기에 공급되고 있다.
휘발류와 디젤은 80%가 파이프라인을 통해, 나머지 20%는 기차나 트럭으로 일반에 공급된다. 기자가 이동하는 중에도 프랑스계 석유회사인 `Total' 의 유조차가 주유를 받는 모습이 보였다.
사솔에서는 휘발류와 디젤 이외에 원유와 마찬가지로 석유화학의 원료가 비슷하게 나온다. 에틸렌과 폴리프로필렌, 솔벤트, 폴리머, 왁스 등 100여 개에 이르는 석유화학 원료가 쏟아진다.
공정과정에서 생기는 부산물도 그냥 버리지 않는다. 이 회사는 정제 과정에서 발생하는 찌꺼기(Ash)를 침전시킨 뒤 벽돌을 만든다. 세쿤다 공장에서는 매달 4000만개의 벽돌이 생산된다. 이 벽돌들은 대도시의 건축자재로 공급된다.
마빈 퍼체이스 팀장은 "공장안에는 소방서와 트레이닝센터, 컨트롤 타워, 의무실 등 다양한 시설들이 들어서 있다"면서 "1만6000여명이 종사하는 이곳은 하나의 도시를 형성하고 있는 셈"이라고 말했다.
세쿤다를 떠나 남서쪽으로 약 1시간쯤 달리자 `사솔의 본거지' 사솔버그(Sasolburg)가 나온다. 사솔버그는 이름에서 알 수 있듯이 사솔이 창립되면서 만들어진 마을이다. 이 마을의 역사는 바로 사솔의 역사다.
세쿤다가 인조석유를 주로 생산한다면 사솔버그는 석유화학제품을 주로 만든다. 물론 지난 55년 첫 번째 인조석유를 생산한 곳이지만 세쿤다에 새로운 공장이 들어선 이후 지금은 인조석유 생산라인이 멈춰져 있다. 대신 이곳은 세쿤다 등에서 파이프 라인을 통해 들어오는 원료를 이용해 석유화학 제품을 만들어 낸다. 사솔버그는 지난해 740만톤의 석유화학 제품을 생산했다.
조니 스톤레이크 홍보 부장은 "지금은 라인이 멈춰져 있지만 이곳은 인조석유를 처음으로 만들어낸 곳"이라면서 "세쿤다 뿐만 아니라 다른 공장에서 원료를 도입해 100여종이 넘는 석유화학 제품을 생산하고 있다"고 말했다.
사솔버그에서는 현재 3세대 석유액화공정개발을 진행하고 있다. 불순물은 줄이고 효율은 높이는 것이 목표다. 녹이 슨 채 멈춰있는 초기의 반응기 옆에는 5층 규모의 새로운 플랜트 건설이 한창 진행중이었다.
스톤레이크 부장은 "저 건물은 현재 새롭게 개발한 공정을 돌려보기 위한 시험 플랜트"라고 소개한 뒤 "저 공정이 가동이 되면 지금보다 훨씬 간단하고 고효율이며 오염도가 적은 공정이 가동될 것"이라고 밝혔다.
그러면 남아공은 왜 50년대 이후 홀로 석탄액화 기술을 발전시켜 왔을까.
석탄액화 기술은 원래 1913년 독일의 과학자 비르기우스가 개발했다. 1차 세계 대전을 일으킨 독일이 주변 국가로부터 원유를 수입할 수 없게 되자 궁여지책으로 내놓은 것이 석탄액화기술이다. 하지만 이후 중동과 미국 등지에서 대규모 유전이 개발되면서 인조석유는 잊혀져 갔다.
남아공은 지난 1955년 석탄액화생산에 성공했으나 곧바로 대량생산에 들어간 것은 아니다. 1차 석유파동이 발생하기 전에는 국제유가는 3-4달러에 불과했기 때문이다. 하지만 잇단 오일쇼크를 겪으면서 비산유국의 설움을 절실하게 느낀 남아공은 76년 기존 시설의 10배 규모인 `세쿤다 프로젝트'를 추진하게 된다. 하루 15만 배럴을 생산하는 신 산유국, 남아공은 이렇게 탄생했다.
