화학산업을 위한 녹색엔진
스팀크래커는 화학산업의 심장입니다. 고온 가스를 사용하는 용광로인 스팀크래커는 각종 기초화학제품을 생산하는 데 필수불가결하지만, 이산화탄소 배출량이 많은 에너지 집약적인 생산 공정이기도 합니다. 바스프는 기후변화와 에너지 문제에 대응하기 위해 사빅(SABIC), 린데(Linde)와 함께 전기 가열 스팀크래커를 위한 세계 최초의 시범 공장을 착공했습니다. 바스프는 이 프로젝트를 통해 화학 산업에서 가장 에너지 집약적인 생산 공정 중 하나의 CO₂ 배출량을 오늘날 일반적으로 사용되는 기술 대비 최소 90% 이상 줄이는 것을 목표로 합니다.
아이디어: 진정한 변화에 대한 꿈
우리가 일상 생활 속에서 사용하는 많은 제품에 사용되는 소재는 스팀크래커 없이는 생산이 어렵습니다. 스팀크래커란 850 ℃에 달하는 고온의 에너지를 사용하는 용광로입니다. 화학산업의 전방산업에서 정제되지 않은 가솔린 성분인 나프타는 스팀크래커를 통해 장쇄탄화수소로 분해됩니다. 이 공정을 통해 각종 비타민, 용매, 특수 화학물질, 플라스틱, 의약품 등 다양한 제품의 기초가 되는 올레핀, 방향족을 생산할 수 있습니다.
그러나, 스팀크래커 공정에는 화석연료가 사용됩니다. 이러한 스팀크래커 공정을 전기화하는 것은 전 세계 화학산업의 근간을 완전히 혁신할 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다.
근간: 나프타
원유를 증류할 때 생성되는 나프타는 휘발유 생산에 사용되기도 하지만 에틸렌, 프로필렌, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 원료로 사용됩니다. 이 다섯 가지에 메탄올, 암모니아를 더하면 유기화학공업에서 사용하는 일곱 가지 기초 화학물질이 확보됩니다.
독일 루트비히스하펜(Ludwigshafen)에 위치한 바스프의 페어분트(Verbund) 사이트는 자체 항만을 보유하고 있습니다. 이곳에서 나프타, 메탄올 또는 압축 액화가스 등은 파이프라인을 통해 바로 생산 공장이나 저장 탱크로 운송됩니다.
미션: 기초부터 다시 생각하기
바스프는 야심찬 목표를 설정하고 2050년까지 CO₂ 배출 넷제로(Net Zero)1)를 달성하기 위해 전 세계적으로 노력하고 있습니다. 이 목표를 달성하기 위해서는 화학공정을 재생에너지 기반으로 전환해야만 합니다. 바스프의 전기 가열 스팀크래커는 화학산업에서 기후중립을 달성하는 데 크게 기여할 수 있습니다. 바스프의 목표는 이번에 착공한 시범 공장을 통해 기존 스팀크래커 대비 이산화탄소 배출량을 90% 이상 감축할 수 있다는 것을 입증하는 것입니다. 여기에는 스팀크래커를 가열하면서 발생되는 직접 배출량과 증기 및 전기에서 간접 발생되는 이산화탄소 배출량을 포괄하는 스콥 1, 스콥 2와 스콥 3.1에 대한 배출량이 포함됩니다.
바스프가 어떻게 탄소 배출량을 줄이고 있는지 더 알아보기
1) 해당 목표는 스콥 1, 스콥 2와 스콥 3.1의 배출량을 포함합니다. 이 외 온실가스는 GHG프로토콜(Greenhouse Gas Protocol)에 따라 이산화탄소 등가치로 환산됩니다.
개발: 불가능을 가능으로
전기 가열 스팀크래커 시범 공장은 2022년에 착공되었으며, 2023년 완공될 예정입니다. 시범사업이 성공적으로 진행된다면 기초화학제품을 생산하는 데 필요한 정도의 고온을 재생에너지로 효과적으로 달성할 수 있다는 사실이 입증될 것입니다. 바스프는 시범사업을 통해 반응기 내 공정 파이프에 전류를 직접 공급하는 직접 가열 방식과 파이프 주변 가열소자를 이용한 복사열을 통한 간접 가열 방식을 동시에 실험할 예정입니다.
이번 시범사업은 루트비히스하펜 바스프 페어분트 사이트에 있는 기존 스팀크래커 2기 중 하나에 적용될 예정입니다. 이 외 바스프는 텍사스주 포트아서, 벨기에 앤트워프, 중국 난징에서 스팀크래커를 가동 중입니다.
목표: 변화를 위한 시범 프로젝트
전기 가열 스팀크래커 시범공장에서는 시간당 약 4톤에 달하는 탄화수소가 처리될 예정이며, 이를 올레핀과 방향족으로 분해하기 위해 풍력, 태양광, 수력 등을 포함하는 6MW의 재생에너지가 사용될 것입니다.
이는 스팀크래커를 가동하는 데 얼마나 많은 에너지가 소모되는지 잘 보여줍니다. 이번 시범 사업이 성공한다면 이산화탄소 저감 잠재력이 매우 크다는 것을 알 수 있습니다. 전 세계 모든 스팀크래커가 녹색 전력으로 가동된다면 화학산업에서 추구하는 녹색에너지로의 전환에 크게 기여할 수 있을 것입니다.
녹색 화학의 미래: 변화를 위한 지원
독일 연방 경제 기후 행동부(German Federal Ministry of Economic Affairs and Climate Action)는 본 시범사업의 무궁무진한 잠재력을 인지하여 독일 탄소중립 계획의 일환으로 수립된 에너지 집약적 산업 전환을 위한 ‘산업의 탈탄소화(Decarbonization in Industry)’ 프로그램을 통해 바스프의 전기 가열 스팀크래커 개발 사업에 1,480만 유로를 지원했습니다. 해당 사업은 또한 ‘차세대 EU(NextGenerationEU)’ 프로그램을 통해 유럽연합의 자금 지원을 받았습니다.
넷제로를 실현하고 고도로 에너지 집약적인 스팀 크래커를 전기화하고자 하는 바스프의 미션은 우리의 에너지 전환 여정에서 중요한 이정표가 될 것입니다.
바스프의 ‘페어분트(Verbund)’: 자원의 효율적 활용
‘페어분트(Verbund)’는 독일어로 ‘연결되다’는 의미를 가지고 있습니다. 바스프는 지속가능성이라는 개념을 이미 현실화했습니다. 바스프의 고유한 페어분트 사이트에서 생산시설, 에너지 흐름, 물류 및 인프라는 모두 스마트한 방식으로 상호 연결되어 에너지의 효율적인 활용과 절약을 가능케 합니다. 한 공정에서 발생하는 부산물은 다른 공정에서 원료로 활용되어 이산화탄소 배출량을 줄일 뿐만 아니라 물류비용 절감에 기여합니다. 또한 스마트 네트워킹 시스템은 최적의 에너지 공급을 가능하게 합니다. 일례로 한 공장의 생산 공정에서 발생하는 폐열을 다른 공장에서는 에너지로 활용합니다.
바스프 유럽, 북미, 아시아 등 전세계적으로 6개의 페어분트 사이트를 보유하고 있으며, 이는 바스프 제품 생산의 절반이 넘는 양을 책임지는 주요 생산시설입니다. 바스프는 이외에도 233개의 생산시설을 운영하고 있습니다.
바스프의 녹색화학에 대해 더 알아보기
유럽연합의 ‘차세대 EU(NextGenerationEU)’ 프로그램으로부터 지원을 받았습니다. 여기에 개진된 견해와 의견은 모두 바스프의 사견이며, 유럽연합(EU) 또는 유럽연합 집행위원회(European Commission)의 공식 입장을 반영하지 않습니다. 이에 따라 유럽연합 또는 유럽연합 집행위원회에서 본 견해와 의견에 대한 그 어떠한 책임도 지지 않습니다.