정유기업들이 생존을 위한 활로 모색에 힘을 기울이고 있다.
일본은 정부가 2050년 탄소중립을 실현하겠다는 목표를 세우고 있어 석유‧에너지 분야의 사업환경이 크게 변화하고 있다.
이에 따라 정유기업들은 종합에너지기업으로 도약하기 위해 기존 자산을 유효하게 활용하는 방안을 모색하며 새로운 발걸음을 내닫고 있다.
반면, 국내 정유기업들은 탄소중립을 위한 구체적 대응을 자제하면서 석유화학으로 사업을 전환하는데 몰두하고 있다.
차세대 에너지 사회 대응 가속화
일본 최대의 정유기업 에네오스홀딩스(Eneos Holdings)는 이산화탄소(CO2)를 함유하지 않은 수소와 관련된 영역에서 영향력을 발휘하고 있다.
수소운반체인 MCH(Methylcyclohexane)에 대한 연구개발(R&D)을 선행하고 있으며 해외에서도 이산화탄소를 함유하지 않는 수소를 생산하기 위한 검토를 본격화하고 있다.
이데미츠코산(Idemitsu Kosan)은 생산공장을 CNX센터로 전환하는 프로젝트를 추진하고 있다.
정유공장 등 생산부문을 수소, 암모니아, CR(Chemical Recycle)이 이루어진 폐플래스틱 등 순환경제에 기여하는 다양한 연료‧원료를 취급하는 공장으로 전환하며 CNX전략실을 설치해 기술개발에 박차를 가하고 있다.
코스모오일홀딩스(Cosmo Oil Holdings)는 풍력 사업에 총력을 기울이고 있다.
앞으로 성장이 예상되는 해상풍력을 육성하기 위해 육상풍력을 통해 축적한 노하우를 적극적으로 활용할 방침이다.
일본 최대의 도시가스 메이저 도쿄가스(Tokyo Gas)는 깨끗한 에너지원인 LNG(액화천연가스) 분야에서 두각을 나타내고 있는 가운데 수소, 재생에너지, CCS(이산화탄소 포집·저장) 등 다양한 영역에서 기술적인 우위를 점하고 있다.
기술‧인프라 유효활용에 주력
일본 정부가 2020년 10월 탄소중립 목표를 발표함에 따라 정유기업은 탄소중립에 대한 대응, 기존 인프라 활용방안 마련이 불가피해지고 있으며 수소를 비롯한 차세대 에너지 대책을 추진하기 시작했다.
특히, 대규모 자금이 투입된 정유공장을 시작으로 나프타(Naphtha) 크래커, LNG용 파이프라인 등 대형 인프라를 탄소중립 시대에 유효하게 활용하는 방안을 중시하고 있다.
에네오스는 정유공장 접촉분해장치를 MCH의 탈수소에 이용하는 방안을 검토하고 있으며 이데미츠코산은 기존 설비 유효활용의 일환으로 CNX센터 프로젝트를 추진하고 있다.
도쿄가스는 도시가스 탈탄소화를 이끌 수 있는 메탄화(Methanation) 기술을 개발하고 있으며, 코스모오일은 공유자동차 등 기존사업과 시너지를 발휘할 수 있는 풍력 사업에 힘을 기울이고 있다.
에너지 공급기업은 앞으로 기존 인프라 및 기술자산을 활용함으로써 탄소중립 시대에도 경쟁우위를 점할 수 있을 것으로 판단되며, 정유공장을 비롯한 컴플렉스는 차별화된 기술개발을 통해 새로운 모습으로 진화할 것으로 예상된다.
에네오스, 수소 서플라이체인 구축 본격화
에네오스는 수소 사업을 본격화하고 있다.
이산화탄소를 함유하지 않는 수소를 중심으로 서플라이체인의 업스트림에 해당하는 재생에너지 베이스 수소 생산부터 미들스트림에 해당하는 수소운반체 기술, 다운스트림인 수소충전소 보급에 이르기까지 일괄적인 관리가 가능한 정유기업의 강점을 바탕으로 개발을 가속화하고 있다.
2040년 장기비전에서 목표로 하고 있는 저탄소‧순환경제에 대한 기여를 달성하기 위해 수소를 포함한 차세대 에너지 육성에 힘을 기울일 방침이다.
에네오스는 2022년 종료하는 중기 경영계획에서 재생에너지 및 수소에 약 1300억엔을 투입할 예정이며 수소 서플라이체인 구축과 관련된 협업 및 실증 검토에 잇따라 착수한 것으로 파악된다.
2021년 5월에는 도요타(Toyota)가 시즈오카(Shizuoka)에 건설하는 Woven City에서 수소에너지를 활용하는 방안을 공동 검토하기로 합의했다.
에네오스는 재생에너지를 이용해 물과 톨루엔(Toluene)으로 수소운반체인 MCH를 생산하는 Direct MCH 기술을 보유하고 있다.
기존에는 수전해를 통해 수소를 추출한 후 톨루엔과 합성해 MCH를 생산했으나 Direct MCH는 생산 프로세스를 1단계 생략할 수 있어 초기비용을 크게 감축할 수 있는 이점이 부각되고 있다.
Direct MCH 실증시험은 2019년 치요다(Chiyoda), 도쿄(Tokyo)대학 등과 공동으로 진행했으며 2021년 8월에는 일본 신에너지‧산업기술종합개발기구(NEDO)가 진행하는 그린 이노베이션 기금사업의 No.1 프로젝트로 선정됐다.
MCH는 상온에서 액체 상태이며 탱크, 케미칼선박 뿐만 아니라 MCH에서 수소를 꺼낼 때 정유공장의 기존설비를 활용할 수 있는 것으로 파악되고 있다.
수소 서플라이체인 구축에 총력
에네오스는 수소 조달의 핵심인 업스트림 부문에서도 꾸준히 토대를 마련하고 있다.
2021년 3월에는 사우디 아람코(Aramco)와 이산화탄소를 함유하지 않는 수소의 서플라이체인을 구축하기 위한 협업을 검토하기로 합의했으며 MCH 뿐만 아니라 암모니아를 포함해 다양한 가능성을 검토할 계획이다.
오스트레일리아에서는 네오엔(Neoen), 오리진(Origin), 말레이지아에서는 국영 페트로나스(Petronas) 그룹과 협업을 검토하기로 합의하는 등 아시아를 대표하는 에너지 공급기업으로 영향력을 발휘하고 있다.
수소충전소 등 다운스트림에 해당하는 설비에 대한 대책도 가속화하고 있다.
에네오스는 4대 도시권에서 수소충전소 47개를 운영하고 있으며 도쿄 등에서 도입하고 있는 연료전지 버스에도 수소를 공급하고 있다.
연료전지자동차(FCV) 뿐만 아니라 발전에 대한 수소 이용 가능성도 탐색하고 있다.
이산화탄소와 이산화탄소를 함유하지 않은 수소를 합성해 재생에너지 합성연료를 생산하는 기술도 개발하고 있다.
합성 코스트, 수소 생산용 재생에너지 가격이 높은 단점이 제기되고 있으나 차세대 탄소중립 연료로 주목받고 있다.
생산방법은 수소와 이산화탄소 베이스 일산화탄소(CO)를 합성하는 FT(Fischer-Tropsch) 공법이 대표적이며 에네오스는 FT 공법의 합성효율을 향상시키기 위해 MI(Materials Informatics)를 이용한 촉매 개량을 추진하고 있다.
Preferred Networks(PFN)가 보유하고 있는 AI(인공지능) 관련 노하우도 이용하며 기술적인 우위성을 확립하기 위해 노력하고 있다.
이데미츠코산, CNX센터 구축으로 탄소중립화
이데미츠코산은 2021년 5월 CNX센터 계획을 발표했으며 일본 석유정제‧석유화학 컴플렉스가 나아갈 진로를 보여준 획기적인 미래상으로 
평가되고 있다.
석유정제‧석유화학산업은 탄소중립이라는 대변혁 흐름에 대한 대응이 요구되고 있다.
이데미츠코산은 수소, 암모니아 등 탈수소 에너지부터 폐플래스틱 리사이클까지 기존 공장을 새로운 용도로 활용하는 아이디어를 구상하고 있다.
2021년 5월 치바(Chiba) 공장에 폐플래스틱 1만5000톤을 CR 처리하는 체제를 구축하는 계획을, 6월에는 IHI와 제휴해 도쿠야마(Tokuyama)에 암모니아 서플라이체인을 공동 구축하는 방안을 검토한다고 발표했다. 연료 암모니아는 컴플렉스에 위치한 화학기업 등 인근 수요처에도 공급할 방침이다.
CNX센터는 우선 석유정제 프로세스의 시작점인 상압증류장치 및 나프타 크래커의 열원으로 수소, 암모니아를 투입하는 등 자원순환, 탄소중립에 기여하는 연료‧원료를 이용해 석유제품 및 석유화학제품을 생산할 때 발생하는 이산화탄소를 감축할 방침이다.
석탄 보일러는 직접 개발한 반탄화 바이오매스 펠릿을 투입해 이산화탄소 배출량을 줄이고 CR이 이루어진 폐플래스틱을 상압증류장치에 원료로 이용하는 방안도 검토하고 있다.
석유화학‧석유정제 컴플렉스를 그린화하기 위해 새로운 설비 및 프로세스 도입도 검토하고 있다.
인근지역에서 수거한 쓰레기를 소각하는 지역공생권 소각센터 건립을 고려하고 있으며 단순히 소각할 뿐만 아니라 인근지역 및 컴플렉스에 열원, 전원으로 공급하는 방안을 구상하고 있다.
컴플렉스에서 배출되는 이산화탄소는 CCUS(이산화탄소 포집·활용·저장) 기술을 적용할 방침이며 칼슘과 반응시켜 탄산염을 합성해 건축자재, 고기능성 소재 등에 이용하겠다는 목표를 세우고 있다.
CNX센터에서는 기존에 생산하던 석유제품, 석유화학제품 뿐만 아니라 이산화탄소 배출량 감축에 기여하는 지속가능한 제트연료(SAF)도 생산할 계획이다.
SAF는 국제규제 도입에 따라 장기적인 수요 호조가 예상되고 있으며, 이데미츠코산은 2025년까지 SAF 10만킬로리터 생산체제를 구축할 방침이다.
SAF는 다양한 생산방식이 있으며 정유공장에 포함된 수소화 탈황 프로세스도 활용할 수 있는 것으로 파악되고 있다.
바이오 화학제품 생산도 검토하고 있다.
태양광패널, LiB(리튬이온전지) 리사이클 등 기존 서플라이체인에 얽매이지 않는 새로운 선택지도 고려하고 있어 다양한 기술 개발로 축적한 노하우를 활용해 전고체전지 소재 등 첨단소재 생산 가능성도 추구할 방침이다. (J)
