일반적으로 산업용가스 중 희귀가스(rare gas)는 시장은 정확하기 예측하기 어려운 구조를 취하고 있다.
이는 전세계 관련시장에 대해 정확하게 집계된 공식자료가 존재하지 않는데다 생산자체로 매우 단편적.다발적으로 이루어지고 있기 때문이다.
이러한 관점에서 크립톤(Kr)과 크세논(Xe) 시장 또한 물론 예외가 아니다.
현재 업계전문가들은 전세계 크립톤 및 크세논 시장을 약 4～5천만달러 규모로 추정하고 있다.
산소나 질소 등과 같이 크립톤과 크세논 또한 일반 대기중에 존재하는 가스이다.
그러나 크립톤은 대기중에 0.00011% 만이 포함되어 있으며 크세논은 0.000009%로 비활성기체원소 중 라돈을 제외하고 가장 적은 량만이 함유되어 있다.
또한 이들은 모두 무색, 무취의 비가연성 가스로 인간의 호흡과는 무관한 존재이며 비활정 정도가 높아 여타 화학물질들과의 화합에도 상당한 기술적 노력이 요구된다.
그러나 아이러니하게도 바로 이러한 과도한 비활성 성질이 크립톤과 크세논의 가치를 더욱 높이고 있는 부분이다.
이들은 주로 전등, 의료, 항공우주 및 기타 최첨단 산업 등에서 사용되는데 최근 활용분야가 다양화되면서 수요가 눈에 띄게 늘어나고 있다.
[크립톤.크세논의 생산]
크립톤과 크세논은 대부분 희귀가스와 기타가스와의 혼합가스로서 제조.유통되는데 혼합가스는 산소(O2)플랜트에서 부가물로서 생산된다.
이렇게 생산되는 원료가스는 가스정제기로 보내져 순수한 크립톤과 크세논으로 거듭나게 된다.
역사적으로 이들의 수요가 충분하지 않았을 시기에는 순수 크립톤과 크세논 원료는 뒷날 수요가 발생했을 때를 대비하기 위해 생산되는 즉시 저장되거나 가스정제기로 보내지는 신세를 면하지 못했다.
일반적으로 크립톤과 크세논은 현대사회에서 가장 많은 수요를 보이고 있는 10:1의 비율로 혼합되어 공급된다.
물론 몇몇 플랜트에서는 4:1 비율의 혼합가스를 생산하는 경우도 있지만 기술발전에 의해 수요가 없는 미미한 최근에는 이같은 제품이 거의 생산되지 않고 있는 실정이다.
생산된 이후 시장에 유통되지 않는 물량은 미래수요에 대비해 저장된다.
이 두가스는 순수가스 상태로 실린더에 담겨져 판매되거나 종종 레이저 및 램프 제조업체들의 요구에 따라 적용되는 분야의 특성에 맞춰 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 질소(N2), 탄산(CO2), 일산화탄소(CO) 등과의 혼합가스로 제조되기도 한다.
이같은 크립톤, 크세논은 2001년 현재 전세계 시장의 30%를 점유하고 있는 에어리퀴드가 선도업체로서 관련업계를 이끌어나가고 있다.
프렉스에어가 18%의 시장점유율로 에어리퀴드를 뒤쫓고 있으며 메싸, 린데, BOC, 에어프로덕트 등이 2위권을 유지하고 있는 상황이다.
또한 이 시장에는 에어가스를 비롯 Spectra Gases, Novo(現Cryogenic Rare Gases), American Specialty Gases 등 몇몇 중요한 무역업체 및 특수가스 업체들도 활발한 활동을 벌이고 있다.
이점이 매출액기준으로 미래 크립톤.크세논 시장을 조망하는데 있어 매우 난해한 부분으로 지적되는데 전세계적인 판매네트워크를 통해 해외시장에서 강세를 보이고 있는 BOC, 메싸, 에어리퀴드, 린데 등의 업체들이 이들 무역업체 및 특수가스업체들로부터 크립톤과 크세논을 구입하고 있기 때문이다.
이러한 시장의 특징은 헬륨시장과도 매우 유사하며 단순한 업체별 매출로는 전체 시장파악이 불가능하다는 것을 의미한다.
[크립톤의 경쟁력 증대]
주기적으로 그리고 역사적으로 크립톤.크세논 시장은 크세논에 의해 주도되어 왔다. 크세논 시장은 전체 크립톤.크세논 시장의 10%에 불과하지만 크립톤에 비해 훨씬 고가에 거래되고 있기 때문이다.
그러나 최근에는 이러한 구조가 점차 변화를 보이고 있다.
과거 상대적으로 가스업체와 고객들로부터 천대받음으로서 생산과잉에 이르렀던 크립톤이 현대 기술의 발달과 활용분야의 확대로 수요가 증대, 생산량도 확대일로에 있다.
이러한 영향으로 현재 크립톤은 수요와 공급이 일치하는 수준에 이르렀으며 새로운 어플리케이션이 계속 등장하면서 가까운 미래에 크립톤의 중요성은 더욱 강조될 것으로 전망된다.
물론 크세논 또한 수요가 확대되고는 있지만 크립톤 보다는 성장속도가 점진적이어서 잉여물량이 저장되고 있는 상황이다.
보다 정확한 시장전망을 위해 에너지 위기라는 특수상황에 처해있는 미국을 제외시키고 유럽지역에만 국한한다면 크립톤의 수요는 최근 3년간 매우 큰 폭의 성장을 보이고 있다.
영국과 독일의 경우 30%의 수요증대가 나타난 것으로 조사됐다.
전세계적으로도 크립톤의 수요는 1997년부터 2000년까지 연간 약 13～15%가량 성장했으며 미국을 제외하면 20%의 성장이 있었던 것으로 판단된다.
이같은 추세로 볼 때 업계전문가들은 2000년부터 2010년까지 크립톤 시장은 매년 6～8%의 성장률을 기록할 것으로 예상하고 있다. 1997년부터 2000년까지 매년 7~9%의 시장확대가 있었던 크세논의 경우에도 향후 10년간 최소 3~6%의 성장이 기대되고 있다.
만일 이들의 예측이 적중한다면 현재 생산량에 더해 추가생산이 이루어지지 않을 경우 크립톤은 2003년 말부터 그리고 크세논은 2006년말부터 공급부족현상에 처하게 될 것이며 여타 대체가스로 부족분을 채워야할 상황이 도래한다.
이를위해 각 메이저 업체들은 추가적인 장기(long-term) 원료공급처 확보에 열을 올리고 있는 실정으로 이중 크세논은 러시아에서 충당가능한 것으로 파악되고 있으며 BOC가 소유한 멕시코지역의 Pemex플랜트가 향후 잠재적인 소스 공급처로 부각되고 있다.
러시아가 크세논의 추가공급능력을 확보하게 된 것은 지난 90년대.
80년대 이전까지 리터당 6달러 수준이었던 크세논의 가격이 수요가 확대되면서 80년대 중반에는 리터당 14달러까지 폭등, 90년대초에 이르러 러시아가 크세논의 판매를 전면 중단하고 국방, 위성산업 등을 위해 대량 비축에 들어갔기 때문이다.
이렇게 비축된 러시아의 크립톤과 크세논은 舊소련 대첩보부(CIS)와 우크라이나에 의해 자국 연구소들에게만 시장가격보다 낮은 가격으로 공급됐었다.
그러나 舊소련이 붕괴된후 러시아의 Akila와 카자키스탄, 우크라이나의 Isblick 등 무역단체들은 경제난 극복을 위해 이러한 과잉 희귀가스와 원료를 대량판매하기 시작했으며 현재에도 이어지고 있다.
시장가격에 개의치않고 판매하는 이들 국가에 의해 크립톤.크세논 가격이 리터당 1.5달러 수준으로 폭락했고 전세계가 공급과잉상태에 빠지게 됐다.
이는 다시 90년대 중반과 말에 이르러 ‘이온(ion) 엔진’ 산업을 중심으로 수요가 증가하면서 정상가격을 되찾아 가고 있다.
이온엔진과 관련한 활용장비들이 아직 현실화된 것은 없지만 이를통해 크세논의 가격이 안정을 찾았고 오는 2006년에는 수요공급의 균형이 이루어질 전망이다.
또한 지금과 같은 수준으로 재고가 남아있는 이상 2005년 이전에는 크세논의 가격인상은 일어나지 않을 것으로 전문가들은 예상한다.
[활용분야]
<표-2>와 <표-3>은 크립톤과 크세논의 활용분야별 점유율을 설명하고 있다.
표에서 볼수 있듯이 크립톤과 크세논 모두 램프산업에서의 활용도가 각각 60%로 대부분을 차지한다. 또한 엑시머레이저, 방위산업 및 기타 연구분야에서도 공통적으로 쓰여진다.
여기에 크립톤은 고도의 절연성(絶緣性)이 요구되는 절연 안경과 여타 방사능 연구시에도 사용되며 크세논은 플라즈마 디스플레이를 비롯 위성의 자세 제어를 위한 이온엔진, CT/스캔.마취.NMR/MRI 등 의료처치에 활용된다.
특히 열화학적 전기적 특성에 의해 적은 전기만으로도 고도의 발광(發光)이 가능한 크립톤은 각국 정부의 에너지효율성 강화정책에 힘입어 형광등.백열등 등과같은 램프(전등) 관련분야에서의 중요도가 날로 높아지고 있는 추세이다.
크립톤은 종종 일반 백열등 헤드라이트(전조등)에 비해 2배의 밝기를 내야하는 ‘할로겐 봉합 빔 헤드라이트’에도 사용된다.
예를들어 전자동 램프 메이커들은 탁월한 밝기와 오랜 수명을 꾀하기 위해 크립톤, 크세논, 네온 등을 램프제조에 이용한다.
여기에 비활성기체를 쓰는 진공(vacuum)산업도 신종수요처로 부상중에 있다.
한편 램프 제조에 있어 크세논은 적은 에너지로도 일반램프로서 손색없는 밝기를 낼 수 있기 때문에 필라멘트에 무리를 주지않아 전등의 수명연장이 가능하다.
또한 강력한 발광 특성을 살려 항공산업에서 활주로를 비추는 안내등으로서 훌륭히 역할을 수행하고 있다.
절연 보안경 제조에서는 1평방피트 당 1.8리터의 크립톤이 투입되는데 일반 공기나 아르곤에 비해 월등한 열 효율성을 지닌다.
때에 따라서는 아르곤과 크립톤의 혼합가스를 사용하기도 한다.
레이저에서 크립톤은 각 장치에 적합한 광학 파장을 이룩하도록 하는 중요한 물질이다. 여기서 크립톤은 제품의 특성에 따라 항상 할로겐이나 불소와 혼합된 형태로 사용된다.
크세논 또한 자외선 생성을 위해 적합한 물질로 평가되고 있으며 ‘수은증기램프’ 산업이 신규시장으로 부각중이다.
항공우주산업에 있어서도 크세논은 통신위성의 자세제어 로켓인 ‘Thruster'의 소형화, 경량화, 고효율화를 위해 그리고 크립톤은 우주탐사선의 이온추진엔진의 연료로서 공급된다.
그러나 크립톤의 10배에 달하는 가격 때문에 전동엔진에서 크세논을 사용하는 경우는 거의 없다.
마지막으로 의료용 가스로서 크세논이 CAT스캔 작업의 이미징 에이전트, 뇌동맥 추적 등에 사용된다. 특히 마취제로서의 사용빈도가 높아지고 있다.
실제로 메싸는 유럽, 프렉스에어는 미국에서 마취용 크세논을 생산하고 있으며 에어리퀴드도 다수의 환자들을 확보하고 있다.
