일본이 정부 차원에서 화학산업의 연료 및 제조공법 전환을 지원하고 있다.

일본 경제산업성은 2024년 말 화학 등 탄소 다배출 산업의 연료 및 제조 프로세스 전환을 위한 설비투자를 지원하기 위한 사업 공모에 나선 것으로 알려졌다.
20조엔의 GX(그린 트랜스포메이션) 경제이행채를 이용하며 2024년 1조3000억엔의 예산을 확보해 1차 공모에서 보조금 4844억엔을 지급하는 사업을 선정할 것으로 예상된다.
기본적으로는 사업규모의 3분의 1만 정부가 지원할 예정이나 에틸렌(Ethylene) 크래커 집약 등 산업 구조전환에 기여하는 프로젝트 지원율을 2분의 1까지 올리는 방안을 검토하고 있다.

또 경제산업성은 배출량 감축이 어려운 산업의 에너지‧제조 프로세스 전환에 2024년부터 5년간 4844억엔을 지원하며 산업별 지급액은 정하지 않았으나 산업 경쟁력 강화에 기여하는 프로젝트를 우선 채택하고 2025년  확보 예산 1조3000억엔 중 나머지인 8000억엔 상당을 지원하는 2차 공모 사업(2025년부터 5년간 지원)도 진행할 예정이다.

 

일본, 보조금 총 1조3000억엔 편성
화학산업의 연료 전환은 자가발전설비(발전능력 3만kW 이상), 증기 보일러(발전능력 3만kW 이상), 에틸렌 크래커 투자 등을 지원한다.
연료를 LNG(액화천연가스)로 전환하는 프로젝트도 대상이나 중장기적으로는 암모니아(Ammonia)를 포함해 저탄소 수소를 이용할 수 있는 설비로 전환하는 것을 중시하고 있으며 2033년까지 설비 전환을 통해 이산화탄소(CO2) 직접 배출량을 50% 이상 감축할 것을 요구하고 있다.

화학 제조 프로세스 전환은 그린 화학제품 생산설비 투자를 지원하며 생산능력 4만톤 이상의 폐플래스틱 CR(Chemical Recycle), 펄프 베이스로 에탄올(Ethanol) 등 기초화학제품을 생산하는 프로젝트를 포함한 바이오 케미칼(생산능력 3만톤 이상), 저탄소 수소를 사용하는 4만톤 이상의 이산화탄소 포집·활용(CCU) 프로젝트 중 2028-2033년 상업생산이 가능한 사업을 선정할 예정이다.
연료 전환과 마찬가지로 상업생산 시 원료 조달부터 제조, 폐기 과정에서 이산화탄소 배출량을 50% 이상 감축할 것을 조건으로 내걸고 있다.

연료 전환, 제조 프로세스 전환 모두 사업비 중 정부 보조금 비중을 최대 3분의 1로 정하고 있으나 GX를 통해 산업구조 전환에 기여하는 프로젝트는 2분의 1까지 지원받을 수 있다.
석유화학단지 전체에서 에틸렌 크래커를 집약하거나 기존 산업단지의 경계를 넘어 인근 단지와 공급체제를 구축하는 프로젝트, 지역에서 암모니아를 연료로 사용하는 화력발전소를 공동으로 이용하는 프로젝트 등이 대상이 관련기업들이 공동으로 신청하는 것도 가능하다.

경제산업성 공모 사업에 응모하기 위해서는 2026년부터 배출량 거래 제도를 본격 가동하는 GX 리그에 반드시 참여해야 한다.
GX 생산제품 시장 창출을 위해 제조 프로세스 전환에 따른 코스트 증가분을 GX 가치로 전가할 수 있는 시장 및 수요기업이 명확한 프로젝트나 폐플래스틱, 바이오 저탄소 수소 원료를 안정적으로 조달할 수 있는 프로젝트를 우선적으로 평가할 방침이다.

 

아사히카세이, 이산화탄소로 EC‧DMC 생산
아사히카세이(Asahi Kasei)는 이산화탄소를 원료로 화학제품을 생산하는 기술로 글로벌 시장 석권에 도전하고 있다.
2024년 전기자동차(EV)용 LiB(리튬이온전지) 전해액 원료 생산기술을 라이선스한 곳이 상업가동을 시작했으며, LiB 생산기업으로부터 품질 확인을 받은 것을 발판 삼아 성장 잠재력이 높은 미국 등에서 수주 확보에 박차를 가할 예정이다.

아사히카세이의 LiB 전해액용 EC(Ethylene Carbonate) 및 DMC(Dimethyl Carbonate) 생산기술은 이산화탄소와 EO(Ethylene Oxide) 화학반응을 통해 EC를 합성한 후 EC와 메탄올(Methanol)로 DMC를 만드는 제조공법으로, 중량 기준 EC 50%에 DMC 31%가 이산화탄소 베이스이며 순도가 높은 특징이 있다.
이산화탄소를 원료로 소비한다는 점에서 최근 LiB 전해액 제조 과정에서 탄소중립을 실현하고자 하는 수요기업들의 관심이 높으며 2021년에는 LiB 전해액 원료로 사용하는 EC 3만8000톤과 고순도 DMC 7만톤 생산기술을 패키지로 라이선스한 바 있다.
2021년 라이선스 공여처의 플랜트가 2024년 완공됐으며 실증을 통해 전해액과 LiB 생산기업 등으로부터 기술적으로 상용 가능한 수준이라는 평가를 받고 상업가동에 돌입한 것으로 알려졌다.

제조공정 중 MEG(Monoethylene Glycol)가 부생되며 EO 생산기업들이 원래 MEG까지 생산하는 점을 감안하면 EO-MEG 공정 간에 아사히카세이 프로세스를 설치해 MEG 생산에 영향을 미치지 않고 EC, DMC를 얻을 수 있다는 점에서 활용도가 높은 것으로 평가된다.
전기자동차 관련 시장은 미국 인플레이션 감축법(IRA) 시행 이후 북미를 중심으로 서플라이체인 구축이 본격화되고 있으며 전해액 원료 역시 미국에서 수요가 증가하고 있다.
아사히카세이는 IRA 호재와 함께 아직까지 DMC 생산기업이나 기술 보유기업이 소수인 상황에서 이산화탄소를 소비하는 친환경 프로세스만의 우위성을 살려 라이선스 사업을 확대할 방침이다.

 

PC, 세계 최초 이산화탄소 베이스로 생산
아사히카세이는 세계 최초로 상용화한 이산화탄소 베이스 PC(Polycarbonate) 생산기술 역시 확대하고 있다.
그동안 5개국 6개 생산기업에게 라이선스해 6만5000톤을 상업가동했으며 생산효율을 개선해 10만톤, 13만톤, 20만톤급 프로세스를 완성한 상태로 알려졌다.
현재 2025년 완성을 목표로 30만톤급 프로세스를 개발하고 있으며 기존 6만5000톤 플랜트에 비해 단위 생산능력당 건설 코스트를 50% 이상 낮출 수 있을 것으로 예상하고 있다.

PC는 인디아가 수입대국 중 하나이기 때문에 인디아에 공장을 건설할 가능성이 높으며, 유럽과 미국에서는 포스겐(Phosgene)을 사용하는 기존 플랜트를 신규 플랜트로 대체하는 수요가 있을 것으로 기대하고 있다.

아사히카세이는 라이선스 사업영역을 라이선스 공여 뿐만 아니라 플랜트 완공 후 서비스까지 확장할 예정이며 클라우드를 활용한 플랜트 가동 및 관리 지원 체제를 구축하고 있다.
상업가동 후 2년 동안 무상으로 서비스를 제공하고 특징적인 제조기술 뿐만 아니라 건설, 상업가동 후 기술지원까지 전면 지원함으로써 차별화에 박차를 가할 방침이다.

 

MCI, 마이크로파로 저탄소 화학제품 실현
미쓰이케미칼(MCI: Mitsui Chemicals)이 마이크로파를 활용해 신규 사업을 추진한다.
미쓰이케미칼은 일부 출자기업인 마이크로파화학(Microwave Chemical)의 기술을 활용해 마이크로파 가열 방식으로 화학제품을 생산하는 사업을 시작할 예정이다.
환경부하가 낮은 탄소섬유 생산기술과 NCC(Naphtha Cracking Center) 기술 등을 개발할 예정이며 주제별로 프로젝트를 총괄 관리하는 체제를 정립한 것으로 알려졌다.

미쓰이케미칼은 전사 횡단 프로젝트 중 하나로 마이크로화학과 기술 개발을 진행했으며 최근 전사‧조직 횡단으로 CTO(최고기술책임자) 오피스가 기술 과제를 해결하는 체제로 전환했다.
추후 프로젝트별로 축적된 노하우를 공유하면서 마이크로파 기술을 활용해 신기술을 창출하는데 속도를 낼 방침이다.

미쓰이케미칼은 2017년 마이크로파화학과 차세대 화학 프로세스 기술 개발을 위한 전략 수립에 착수했으며 미쓰이케미칼이 일부 출자에 나서면서 신기술 검증을 진행하고 있다.
마이크로파 가열 방식으로 환경부하를 낮춘 탄소섬유를 생산하는 기술이나 일본 신에너지‧산업기술종합개발기구(NEDO)의 탈탄소 사회 실현을 위한 에너지 절감 기술 연구개발(R&D) 및 실용화 촉진 프로그램 중점과제 추진 스킴에 채택된 NCC의 에너지원을 화석연료에서 전환하는 기술 등을 개발한 것으로 알려졌다.

 

폐차‧폐자재도 원료로 직접 이용
이밖에 폐차 ASR(슈레더 더스트)와 열경화성 SMC(Sheet Molding Compound) CR, 연질 PU(Polyurethane) 폼(Foam) 폐자재를 직접 원료로 사용하는 CR 등을 주제로 개발작업을 진행하고 있다.
여러 개발 주제를 동시에 진행하는 과정에서 조직 횡단적 활동을 통해 개발 속도를 높일 필요가 있다고 판단하고 실패 사례를 발판 삼아 개발 과정의 효율성을 향상시킬 방침이다.

마이크로파 기술을 화학제품 생산이나 CR에 적용하면 에너지 소비 감축 및 연소 과정에서 발생하는 이산화탄소 배출량 감축이 가능할 것으로 기대하고 있다.
탄소섬유 생산기술 개발을 위해서는 기존 나고야(Nagoya) 공장에 실증시험 설비를 도입해 2024년 1월부터 시험가동하고 샘플 공급을 준비하고 있다.
현재 기존 생산제품인 CFRTP(Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic)에 활용하거나 상업판매하는 방향으로 사업화를 검토하고 있는 것으로 알려졌다.

미쓰이케미칼은 2023년 4월 CTO 오피스를 설치했으며 CTO를 중심으로 전사 횡단적 프로젝트를 추진하면서 광학 소재와 폴리올레핀(Polyolefin) 기반기술 강화 등을 진행하고 있다.
마이크로파화학 관련 공동 개발 프로젝트도 앞으로 전사횡단으로 진행하면서 사업화에 총력을 기울일 계획이다. (강윤화 책임기자 kyh@chemlocus.com)