연금술,,,

 오늘은 속 터지는 얘기는 잠시 접어두고 신선한 얘기 하나 하겠습니다.

 

“연금술(鍊金術)”은 ‘철이나 구리, 납 따위의 비금속을 금이나 은 같은 귀금속으로 변화시키고, 늙지 않고 오래 사는 약을 만들려고 하던 화학 기술’이라고 사전에 나와 있습니다. 고대 이집트에서 시작되었고 중세 시대에 유럽에 퍼진 걸로 알려졌습니다.

 

연금술은 인간과 창조자 사이의 믿음과 징표에서 비롯되었다고 얘기합니다. 중국에서는 불사의 영약을 만들기 위해 몰두했으며 인도에서는 약품 제조에 중점을 두었고, 이집트의 조시모스의 사상은 후에 연금술이 제약학으로 발전하는 데 기여하게 되었다고 합니다.

 

많은 사람들이 연금술을 통해 금을 만들어내려고 노력했지만 누구도 성공하지 못했지만 연금술의 실험과 발견된 새로운 물질들은 근대 화학의 발달에 많은 기여를 한 것으로 평가받습니다.

 

화학적인 방법으로 금을 만들 수 없다는 사실이 밝혀진 것은 19세기에 들어와서였지만, 그 연금술로 인해 정말 많은 분야에 생각지 못한 연구가 진행이 되었고 그로 인해 엉뚱한 결과도 많이 나온 것으로 평가됩니다.

 

<열분해유는 매립·소각될 수밖에 없는 비닐봉지 등 폐플라스틱을 300~800도(℃) 고온으로 녹여 만든 재활용 원유다. 여기에 후처리 과정을 통하면 불순물이 저감되고 끓는점에 따라 다시 다양한 정제유로 활용될 수 있다.

 

묻거나 소각할 수밖에 없는 운명의 폐플라스틱을 다시 정제유로 되돌리는 '현대판 연금술'이 현실이 되는 과정이다. 후처리까지 포함한 재생 과정은 국내에서 처음 이뤄지는 시도다.

 

SK이노베이션 자회사 SK지오센트릭은 지난해 9월, 폐플라스틱을 고열로 분해해 만든 '열분해유'를 SK이노베이션 울산컴플렉스(CLX·단지) 정유·화학 공정에 원료로 국내 최초 투입했다고 밝히며 이 연금술의 가능성을 입증했다. 일반 원유와 함께 희석해 투입한 것이지만 최종 제품 성상이나 설비 등에 문제가 없음을 확인했다.

 

SK이노베이션은 '화학에 대해 가장 잘 아는 만큼 화학 산업 문제를 해결하겠다'는 의지를 갖고 각종 재활용 사업을 추진중이다. 이 '그린 트랜스포메이션'을 이끌고 지원하며 점검하는 핵심기지가 바로 환경과학기술원이다.

 

버려진 플라스틱으로 다시 원유(열분해유)로 만들어 석유화학제품 원료로 쓰게 되면 말그대로 '두마리 토끼'를 잡을 수 있다. 기름 한 방울 나지 않는 나라에서 원유 수입을 일정 부분 대체할 수 있을 뿐 아니라 환경 문제도 해결할 수 있어서다.

 

대한석유협회에 따르면 우리나라는 지난해 총 9억6014만7000배럴, 금액으로 환산시 672억9000만달러(83조2000억원) 어치의 원유를 수입했다. 이는 우리나라 총 수입액 중 약 10.9%다. 폐플라스틱을 열분해유로 전환시 탄소배출 감축을 인정받는다면 경제적 가치는 더 높아진다. SK지오센트릭은 최근 환경부 배출량 인증위원회로부터 열분해 사업의 탄소저감 효과를 인증받았다.

 

그러나 이 선순환 구조를 기술적으로 구축하는 것이 말처럼 쉽지 않다. 우선 폐플라스틱에서 열분해유를 추출하는 수율이 국내에서 높다고 하는 곳도 60% 수준이다. 열분해유를 추출해낼 때 오염물을 걸러내는 것과 대기오염 물질이나 폭발 위험이 있는 물질 등을 최대한 줄이는 것도 관건이다.

 

환경부에 따르면 국내 중소기업을 중심으로 지난 2021년 기준 11개 기업이 총 4100톤의 열분해유를 생산한 것으로 집계됐다. 투입된 폐플라스틱 양은 1만여 톤이다.

 

이 열분해유를 가져다 곧바로 플라스틱 원료로 쓰기도 어렵다. 기존 정제유 대비 염소, 황, 질소 등 고농도 불순물이 많아 대기오염 물질이 나오거나 설비 부식을 일으킬 수 있어서다. 불순물을 낮추는 게 열분해유 활용의 관건인데 불순물을 낮추는 기술, 즉 후처리 기술을 개발하고 있는 곳이 바로 SK환경과학기술원이다.

 

SK환경과학기술원은 수소 첨가 반응 기술을 통해 열분해유를 후처리한다. 수소와 반응시키고 촉매를 첨가해 불순물을 염화수소, 황화수소, 암모니아 등 기체화해 분리해내는 원리다.

 

짙은 갈색의 열분해유는 기껏해야 산업용 보일러나 농가용 보일러 연료유로밖에 쓰지 못하지만 후처리 기술을 통하면 비점에 따라 석유화학 제품 원료가 되는 나프타, 항공유, 디젤유 등으로 활용할 수 있는 정제유를 얻을 수 있다. SK환경과학기술원의 열분해유 후처리를 통한 열분해 정제유는 수율은 95~100%다.

 

이날 기술원 연구동 내 고온고압촉매실험실에서는 열분해유를 대상으로 다양한 온도, 압력, 촉매를 가한 뒤 나타나는 변화들이 집중 모니터링되고 있었다. 어떤 환경에서 가장 이상적으로 불순물 농도가 낮아지는지, 원유 정제유에 가장 가까운 성질이 얼마나 발현되는지 등을 알아보는 과정이다. 조성이나 불순물 함량 차이가 제각각인 열분해유를 처리하는 것이 쉽지 않다. 최적화된 온도, 압력, 촉매를 찾아는 게 경쟁력이 된다.

 

SK는 다양한 후처리 기술을 연구해 최대한 다양한 용처의 열분해 정제유를 얻고자 한다. 그 바탕에는 이미 수 십 년간 수 많은 원유를 정제하고 연구해 온 노하우가 축적돼 있다.

 

SK환경과학기술원의 후처리 기술이 상용화되면 열분해유의 활용처가 대폭 늘어날 수 있다. 경제성도 그만큼 더욱 높아질 것이란 기대다.

 

열분해유를 바라보는 SK환경과학기술원의 시야는 훨씬 더 넓고 장기적이다. 현재는 폐비닐을 위주로 재활용하고 있지만 폐비닐 외 나일론, 기타 플라스틱류 등 전반을 활용할 방법도 연구중이다. 환경부는 열분해유를 만들기 위해 활용하는 폐플라스틱 양을 2030년까지 90만톤 수준으로 늘린다는 계획이다.

 

박민규 SK이노베이션 환경과학기술원 PL(프로젝트리더)은 "지금은 '피드전쟁'이란 말이 나올 만큼 열분해유를 만들기 위한 쓰레기 자원을 대량으로 구하기가 점점 더 어려워지고 있다"며 "대량의 열분해유를 한 번에 처리할 수 있다면 경제성도 더 높아질 것이고 이를 위해 다양한 폐기물 자원을 쓸 수 있도록 그 성질에 대해 계속 연구하고 있다"고 말했다.

 

SK환경과학기술원 내 후처리 파일럿 공장은 연간 100톤의 열분해유를 처리하는 것이 목표다. 여기서 습득한 상용화 기술과 데이터를 토대로 울산에 짓게 될 공장의 열분해유 후처리 1차 목표는 연간 15만톤이다. 기술원 측이 예상하는 열분해유 회수율 70%를 가정하면, 이를 위해 필요한 폐플라스틱 양은 약 21만톤으로 예상된다. 약 110만 배럴의 원유를 이 폐플라스틱으로 대체하는 셈이다.>머니투데이. 김성은 기자

 

‘엔트로피의 법칙’이라고 하는 열역학 제2법칙은 ‘물질과 에너지는 오직 한 방향으로만 나뉘어지고 그 역방향으로의 진행은 불가능하다.’고 합니다.

 

담뱃재와 담배 연기를 모아 아무리 합쳐본들 원래의 담배 1개피를 만들 수 없는 이치와 같습니다. 다시 말해 엔트로피의 법칙이란 ‘사용할 수 있는 형태(에너지)로부터 사용할 수 없는 형태(에너지)로, 얻을 수 있는 형태(에너지)로부터 얻을 수 없는 형태(에너지)로, 질서가 있는 상태로부터 질서가 없는 상태로만 변할 수 있다.’는 것을 의미하고 세상은 이 물리학의 법칙으로부터 영원히 벗어 날 수 없다는 것이 지금까지의 정설이었습니다.

 

그런데 영원히 벗어날 수 없는 진리를 어길 수는 없지만 요즘 세상에는 사람들의 노력에 따라 진리를 벗어나지 못하더라도 최대한 범위는 넓힐 수 있는 것 같습니다.