제올라이트(Zeolite)는 촉매용 상업화가 어려워 환경오염물질의 흡착 및 분리, 처리기술과 합성촉매 제조기술 분야 등에서 구조, 물성 등에 대한 정밀제어 관련 연구가 진행되고 있다.
특히, 환경오염물질 제거, 폐수 정화, 폐기술 처리, 기체 정화에 대한 높은 응용 가능성과 높은 표면적 및 저항성을 활용해 산업용으로 투입되고 있다.
최근에는 수열합성 나노입자 기술을 탈피해 나노입자를 분쇄하는 기술이 개발되고 있어 고용량 축전기, 수소저장, 연료전지 등 최첨단 에너지, 전자, 생명공학 분야로 채용이 확대될 것으로 기대되고 있다.
글로벌 제올라이트는 시장규모가 2016년 58억달러 수준에서 2020년에는 66억-68억달러에 달할 것으로 예상되고 있다.
국내에서는 제오빌더, 일성케미칼 등이 생산하고 있으나 각종 석유화학제품, 의약품을 만드는 촉매는 수입제품에 의존하고 있어 국산화가 시급한 것으로 나타나고 있다.
제올라이트 촉매는 석유화학산업에서 FCC(Fluid Catalytic Cracker) 공정에 투입돼 올레핀(Olefin) 수율 제고에 기여하고 있으며 LPG(액화석유가스)를 통해 방향족 화합물을 생산하는 공정에도 투입되고 있다.
또 페놀(Phenol)계 생산에서 하이드록시(Hydroxy)화, PO(Propylene Oxide) 생산의 에폭시(Epoxy)화 공정, 에틸벤젠(Ethylbenzene) 및 큐멘(Cumene) 생산의 알킬(Alkyl)화, 사이클로헥사논(Cyclohexanone) 생산의 옥심화(Oxime) 공정 등에도 사용되고 있다.
제올라이트 촉매는 Albermarle, BASF, Grace가 FCC 공정용, 방향족 화합물 전환용 등으로 공급하고 있으며 최근에는 Sinopec을 비롯한 중국기업이 폭발적으로 증가하는 석유화학용 수요를 중심으로 제올라이트를 자급화하고 있다. Clariant, Tosoh, Zeolyst 등도 다양한 용도의 제올라이트를 생산하고 있다.
국내에서는 제오빌더, 애경소재 등 2사가 주로 세제 빌더용 A형 제올라이트를 생산하고 있으나 촉매 분야는 글로벌 경쟁력이 떨어져 상업화 단계까지 도달하지 못한 것으로 알려졌다.
SK이노베이션이 국내 정부 연구기관과 연구해 관련기술을 개발했으나 대량생산으로 이어지지는 못한 것으로 파악되고 있다.
제오빌더는 천안 및 목포공장을 준공해 합성 제올라이트를 공급하고 있고 공정기술 및 자동화시스템을 통해 코스트 절감에 힘쓰고 있을 뿐만 아니라 한국화학연구소와 정밀화학 분야 신소재 개발에 역점을 두고 R&D(연구개발)를 추진하고 있다.
특히, 합성 제올라이트 공장에서는 나노 공정기술을 20년 동안 일본에 수출하고 있다.
다만, 촉매에 비해 합성세제 보강제, 이온교환제, 건조제 등이 주력제품이며 촉매 연구를 계속하고 있으나 상업화 단계까지 도달하지 못한 것으로 파악되고 있다.
일성케미칼은 2004년 월 2000톤 제올라이트 생산설비를 가동한데 이어 2010년 이후 증설을 통해 월 5000톤 이상 생산하고 있는 것으로 알려졌다.
다양한 생산공정을 개발해 영업력을 극대화하고 있으나 상토용, 골프장용, 기타용 등 범용 그레이드 개발에 그치고 있어 고부가화가 요구되고 있다.
시장 관계자는 “국내 제올라이트 생산기업들은 메이저들이 특허로 진입을 차단하고 있어 촉매용 상업화 기술을 확보하지 못하고 있다”며 “대학 및 정부 출연 연구기관에서 연구하는 수준에 그쳐 상업화 단계까지 도달하기 어렵다”고 밝혔다.
국내에서는 현대·기아자동차는 자동차용 배기가스 정화성능을 개선하기 위해 1990년대부터 제올라이트를 투입하고 있으며 2010년부터 자동차 내장재에도 제올라이트를 채용하고 있다.
하지만, 대다수의 수요기업들은 완제품 형태의 제올라이트를 구매하고 있으며 대기업들은 반도체, 에너지, 디스플레이, 바이오 소재 등 다양한 전방산업에서 응용제품을 개발하고 있으나 원료  생산기술 개발은 등한시하고 있다.
원료를 최종제품으로 가공하기 어렵기 때문으로 나노 소재를 생산하는 중소 및 중견기업들은 완제품 개발에만 집중하고 있다. <허웅 기자>