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[특집기획] 국내 액화탄산 시장의 현실과 미래국내 액화탄산 시장, 수요대비 공급 균형 맞추기에 초점
이락순 기자  |  rslee@igasnet.com
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승인 2022.11.18  
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신증설 플랜트 가동 이후도 안정적인 원료탄산 수급이 관건

내년부터 신규 액화탄산 플랜트 잇따라 가동

 

먹을 것이 없어지면 우리가 세상에서 살아남기 힘든 것처럼 액화탄산이 없어지면 조선, 철강, 중공업 등 용접이 필수인 산업은 공장 문을 닫아야 한다.

최악의 액화탄산 품귀현상이 우리나라뿐만 아니라 미국, 영국, 일본 등 주요 선진국들도 뒤덮은 가운데 이를 돌파하려는 움직임이 가속화되고 있다.

하지만 러시아의 우크라이나 침공과 경기침체로 인한 원유와 천연가스 등 에너지 가격의 폭등은 비료의 원료인 암모니아 생산 중단으로 이어졌고 EO/EG 등 석유화학제품의 감산도 액화탄산 시장의 위기를 벼랑 끝으로 밀어내고 있는 상황이다.

특히 미국과 영국은 암모니아의 생산중단으로 양조장, 신선식품 등 식음료 시장에서 CO2 부족이 심각하게 확대되고 있으며 일본 등은 드라이아이스와 식품 보관 및 물류에 대한 공급부족이 확산되고 있는 실정이다.

이에 반해 우리나라는 조선산업에 사용되는 용접용 탄산과 초임계 및 반도체용 탄산 수요가 지속적으로 증가하고 있는 상황에서 식품 물류산업의 팽창으로 인한 드라이아이스 수요가 급증함에 따른 수요대비 공급부족이 확연하게 나타나고 있다.

여기에 원료탄산 감산에 따른 생산량 감소와 더불어 멈춤이 없는 코로나19의 장기화로 인한 비대면 물류산업이 발달하면서 드라이아이스의 안정적인 물량 확보를 위한 물류업체들의 노력도 한 몫 거들고 있다.

액화탄산은 대기업 위주로 공급되는 원료가 필요한 제품의 특성에 따른 새로운 수요창출에 대한 대처 미흡과 수요량의 끊임없는 증가, 대체 품목의 한계, 공급가 상승 등으로 인해 탄산제조업계의 명암은 엇갈리고 있다.

이에 본지는 현재 나타나고 있는 국내 탄산업체들의 현황 파악과 더불어 향후 사업방향을 모색해 보고자 한다.

   
 

[국내 액화탄산 도입의 역사]

우리나라에 CO2가 처음으로 도입되기 시작한 것은 1960대말 주한미군이 벙커-C유를 연소하면서 발생한 CO2를 탄산음료(칠성사이다)에 주입한 것이 효시라고 할 수 있다.

당시에 생산된 탄산은 하루 2~3톤가량으로 탄산음료를 제외하고도 용접 등 극히 한정된 분야에서 적은 양이 소모되기도 했다.

유통을 위한 충전재도 미군에서 사용하던 용기(45~47ℓ)를 빌리거나 매입해 가스판매사업이 시작됐는데 가까스로 구한 용기 1병을 내다 팔면 무려 한 달간의 생활비를 마련할 수 있을 정도로 희소성에 따른 공급 위주의 가격이 형성됐다고 전해졌다.

이후 1970년초 나주비료(현 LG화학) 수소 제조공장에서 부산물로 생산된 일산 30톤 규모의 액화탄산을 대덕공업(현 태경케미컬)이 드라이아이스로 제조·판매한 것을 시작으로 본격적인 탄산시장이 형성되게 됐다.

이후 충주비료, 진해화학, 영남화학, 한국비료, 남해화학 등 농업활성화에 대한 국가시책에 맞춰 울산, 여수, 충주 등 전국 곳곳에 암모니아 비료제조업체가 설립되면서 이를 통해 원료탄산을 공급받은 대덕공업, 한국탄산 등의 액체탄산 생산이 가속화되기 시작했다.

하지만 지난 1980년대 제 5공화국이 출범한 직후 산업합리화라는 국가정책의 일환으로 산업체들에 대한 대규모 구조조정이 실시되면서 당시 비료의 공급과잉으로 지적됐던 진해화학, 영남화학, 충주비료 등 생산공장의 폐쇄로 인해 원료탄산이 공급이 부족한 현상이 나타나기도 했다.

그러나 1990년대에 들어서면서 석유화학산업에 대한 투자붐이 확산, 탄산의 원료공급처인 에틸렌옥사이드 공장이 대단위로 들어선 전남 여천 및 충남 대산지역을 중심으로 대량의 원료탄산이 공급되면서 액화탄산 제조공장의 신·증설이 급물살을 보이며 엄청난 공급과잉 현상을 보이기도 했다.

하지만 지금은 팬데믹과 글로벌 경기 침체, 국제 정세 변화 등이 급격하게 물결치며 석유화학 시장의 침체와 비대면 드라이아이스 수요증가 등이 비대칭을 이루며 액화탄산 시장이 가스산업계에 혼란의 중심이 되고 있다.

그동안 액화탄산 시장은 통상적으로 기온변화에 따라서 성수기(5월~10월)와 비수기(11월~4월)로 나뉘어 보통 6개월 주기로 공급부족과 과잉현상이 수십년간 교차돼 왔다.

이는 기온에 따른 수요의 변화가 민감한 드라이아이스의 수요증감이 원인으로 나타나면서 과거에는 어린이날(5월 5일)을 기점으로 5~6개월간 수요가 빙과류 운반용 드라이아이스가 꾸준히 늘어났다가 추석을 즈음하여 비수기로 접어드는 현상이 반복적으로 나타났다. 하지만 최근 십수년간 대기 온난화의 발생을 근거로 시점이 성수기가 1~2개월가량 늘어나고 있는 실정이다.

성수기 수요급증의 중심에는 드라이아이스가 한몫하고 있다. 우리나라도 열대성 기후가 점차 북상하는 영향과 바쁜 일상의 효율적인 시간활용을 이유로 일본이나 대만 등에서 도시락 문화가 확산되고 있고 콜드체인 산업의 발달에 따라 식품의 부패방지와 온도보정용 드라이아이스의 수요가 꾸준히 증가세를 나타내고 있다.

따라서 최근 액화탄산의 수요는 탄산음료용으로 주로 사용돼 왔던 것이 웰빙과 주류 소비문화의 변화로 인해 탄산음료의 수요보다는 비탄산음료가 많이 음용되는 추세가 두드러지는 동시에 드라이아이스 비중이 높아지고 있지만 전체 액체탄산 수요량의 40% 이상이 선박 건조 및 중공업, 철물구조업 등에서 용접용으로 사용되고 있다.

하지만 최근 들어서는 반도체 세정용 탄산 수요가 지속적으로 증가하고 있어 주요 반도체 제조업체들의 플랜트 증설이 완료되는 시점에는 전체 수요의 10% 이상을 차지할 것이라는 분석이다.

 

[국내 액화탄산 시장 상황]

이처럼 액화탄산의 품귀 현상, 가격 폭등은 우리나라의 문제만은 아니다.

심각한 에너지 공급부족에 직면해 있는 유럽의 사정은 바스프와 같은 석유화학사가 역사상 처음으로 사업장 축소 계획을 고민하고 있으며 벨기에 맥주회사는 액화탄산 공급가격이 13배나 폭등해 100여년만에 공장을 닫을 가능성이 있다는 외신의 보도도 있는 실정이다.

외신보도에 따르면 현지 음료용 액화탄산의 공급가격은 kg당 약 350원이었던 것이 원료탄산 공급부족으로 인한 생산비용 증가를 이유로 kg당 약 4,630원을 요구했다는 것이다.

현재 드라이아이스를 포함한 국내 액체탄산 시장의 규모는 주정회사를 포함한 제조업체 16개사의 매출을 기준으로 약 1천8백억원 규모로 추정되며 연간 생산가능량은 130만톤을 웃돌고 있으나 현재는 원료탄산 공급 상황에 따라 정상공급대비 35%가량 줄어든 약 85만톤이 생산돼 시장에 공급되고 있다.

탄산업계는 몇 년 전까지만 해도 때마다 공급과잉으로 인해 매출에 미치는 영향을 고민해 왔던 것과는 달리 생산량 감소와 더불어 수요가 대폭적으로 늘어남에 따라 지금은 선별 공급해야 하는 고민에 빠져버렸다.

특히 국제 유가의 고공행진 속에 생산비 및 재고 증가를 이유로 원료탄산 공급사인 석유화학업체들이 짧게는 15일, 길게는 50일까지 평소보다 더 많은 기간 동안 플랜트 보수점검을 진행하면서 액화탄산의 누적 생산량은 크게 줄어들 수밖에 없게 됐다.

이에 따라 원료탄산 공급부족에 따른 액화탄산 제조사들의 평균 공장가동률은 지역에 따라 40~60%에 머물고 있는 것으로 알려졌다.

이로 인해 수요대비 공급량은 반토막 이상 감소하면서 수요와 물류시장에서 체감되는 상황은 웃돈을 얹어서라도 물량을 확보하기 위해 안간힘이다.

이같은 상황으로 인해 조선, 중공업 등 대규모 액화탄산 수요처는 조업을 단축하거나 아예 중단하는 사태로까지 번지고 있어 자칫 국가 기간산업의 흥망까지 우려되는 실정이다.

현재 국내 액화탄산의 용도별 수요로는 조선, 중공업, 주물 등 용접 위주로 사용되는 공업용이 50%가량으로 이중 선박 건조에 공급되는 물량만 약 30%(전체 공업용의 50%)에 달하고 있고 이밖에 계절적 용도인 식품·음료용 17%, 드라이아이스 20%, 반도체 세정용 5%, 기타 냉동 및 화학계통에서 8%정도를 차지하고 있는 것으로 나타났다.

   
 

[액화탄산의 제조 및 사용용도]

탄산은 탄화수소의 유기화합물인 석탄이나 중유를 연료로 사용하는 화력발전소나 보일러 등을 연소시킬 때 10~15% 정도 생성되며 석유화학산업에서 필요한 원료의 합성 반응 후에 순도 95% 이상의 탄산이 부산물로 방출되는데 이같은 가스를 포집, 불순물을 정제하여 압축액화한 것이 지금의 액화탄산이다.

국내 액화탄산 제조용 원료탄산의 공급처는 에틸렌옥사이드, 암모니아, 수소, 주정, 초산 생산공정 등이 주류를 이루고 있다.

에틸렌옥사이드 공정을 보면 대규모 석유화학社에서 에틸렌과 산소의 산화공정을 통해 부산물인 탄산을 발생시키고 있다.

또한 암모니아 공정은 비료공장에서 요소비료의 원료인 암모니아와 탄산을 생산하기 위해 LPG 또는 나프타를 분리하는데 여기서 생성된 수소는 암모니아 합성의 원료로 사용하고 탄산은 암모니아와 반응하여 요소비료를 생산하는 공정을 통해 잉여탄산을 생성해 낸다.

탄산의 특성은 무색, 무미, 무취의 불연성가스로 독성이 없고 같은 온도에서는 비활성 기체지만 고온에서는 산성의 물질을 띠기도 하며 물에 잘 녹는 것은 청량음료수로 사용되고 조연성이 없는 것을 이용해 소화제로 사용하기도 한다.

탄산은 현재 식품첨가물, 급속냉각제, 용접용, 분위기 가스, 주물공업의 이형제, 반도체 세정용 등에 주로 사용되고 있으나 알칼리성 산업폐수의 중화처리, 화훼단지의 탄소동화, 곡물산화방지, 담배팽창공정 등에서의 수요가 점차 확대될 가능성이 있다.

액화탄산을 압축 팽창시켜 고체화한 것이 드라이아이스인데 앞으로 경제성장률과 비례해서 수요 폭증의 가능성이 매우 높다. 우리나라 대표적인 콜드체인으로 신선식품 시장의 성장을 주도하고 있는 쿠팡, 마켓컬리, 오아시스, GS리테일, SSG, CJ대한통운 등에서 사용되는 드라이아이스는 기하급수적으로 늘어날 수 있다. 이미 이같은 시장 잠식에 앞선 기업들은 액화탄산 제조업체들과 액화탄산 공급계약을 체결한 상태다. 이들 물류기업들은 드라이아이스를 자체적으로 생산하는 시스템을 갖춘 상태에서 수년전부터 시장을 선점하려는 움직임을 보여왔다.

주로 나프타 개질, LNG‧LPG 분해, 암모니아 개질 등 수소가 필요한 사업군에서 생산되는 원료탄산은 원재료가 무엇인가에 따라 10~30% 정도 생산량 증감의 차이가 있다. 그리고 생산과정에서 첨가될 수 있는 불순물의 함유 성분에 따라 수요처 공급에 대한 가능 여부도 판가름이 나기도 한다.

가령 5N 이상의 순도를 요구하는 반도체 세정용 탄산은 메탈이나 이온 성분의 함유는 사용불가이며 황(S) 성분이 함유된 원료탄산은 식음료용으로는 부적합하다는 평가를 받는 것이 품질관리의 요건이 되고 있다.

냉동제품이나 백신 운송용, 신선식품 등에 사용되는 드라이아이스의 제조에도 이같은 함유 성분에 대한 조건은 다소 까다롭게 적용되고 있다.

   
 

[국내 액화탄산 제조능력 현황]

본지가 추정하는 각 업체별 생산현황은 태경케미칼이 LG화학, 한화토탈, 롯데케미컬, 에어리퀴드 등 7개 원료공급처를 확보하고 있으며 대략 연간 26만2천여톤의 생산이 가능해 전체시장의 25% 정도를 차지하고 있다.

태경케미칼은 충남 대산 소재 LG화학의 수소플랜트로부터 원료탄산을 공급받아 하루 생산량 600톤 규모의 액화탄산 플랜트 증설을 추진하고 있다. 본격 가동시점은 2024년 7월 경이 될 것으로 전해졌다.

또한 대산과 여수의 롯데케미칼, LG화학 등 3개 업체에서 원료가스를 공급받는 창신화학(유진화학 포함)이 18만9천여톤 그리고 선도화학이 현대오일뱅크, LG화학과 풍국주정 등의 원료가스를 정제해 27만4천여톤을 생산능력을 갖추고 있다.

SK머티리얼즈리뉴텍이 SK로부터 원료탄산을 공급받아 지난해 생산설비 증설을 완료하고 19만5천여톤을 생산, 공급하고 있으며 SK하이닉스 등에 반도체 세정용으로 공급을 확대하고 있다.

그리고 최근 증설을 마친 것으로 알려진 S-Oil의 동광화학이 18만여톤, 한화토탈과 LG화학의 원료탄산은 물론 자체 수소플랜트를 가동중인 어프로티움이 현재는 13만2천여톤을 생산하고 있으나 오는 2023년 4분기 목표로 자체 수소플랜트로부터 하루 300톤 규모의 신설공장을 추진하고 있어 신규 공장 가동시에는 총 생산가능량이 22만2천여톤으로 크게 늘 것으로 전망되고 있다.

여기에 에어리퀴드로부터 원료를 공급받아 액화탄산을 생산하고 있는 신비오켐이 5만4천여톤을 생산하고 있으며 2023년 2월부터는 계열사인 신비오케미칼이 대산의 현대오일뱅크로부터 원료를 공급받아 하루 600톤 규모의 생산플랜트를 건설하고 있어 관계사인 신일탄산을 포함한 총 생산능력은 연간 24만9천여톤이 될 것으로 추정된다.

또한 대한유화의 자회사인 울산 코리아에어텍이 4만2천여톤의 생산능력을 갖추고 있으며 보령화력발전소와 서안주정의 원료탄산을 공급받는 한국특수가스가 5만1천여톤의 생산능력을 갖춘 상태에서 금호석유화학과 여수산단의 열병합발전소에서 배출되는 탄산 포집설비인 CCUS를 구축해 2024년부터 일산 200톤 설비를 가동한다는 계획을 발표했다.

이와 함께 군산소재 대흥CCU와 SGC에너지가 발전소 포집을 통해 오는 2023년 가동을 목표로 각각 300톤과 100톤의 액화탄산 생산 계획을 추진하고 있으며 각 주정회사를 통해 원료가스를 공급받는 우진가스텍, 대영탄산, 신창 등이 각각 일산 15~40톤을 생산, 시장에 유입시키고 있다.

 

[국내 액화탄산 시장 전망]

앞으로 우리나라 액화탄산의 생산능력은 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. 아직은 알려지지 않았지만 산업단지를 중심으로 한 원료탄산 공급 협의가 여기저기서 꾸준히 진행되고 있는 것으로 전해졌다.

이와 반면 드라이아이스 및 반도체 등 수요산업의 변화에 따라서 사용량도 꾸준히 늘어날 것으로 추정된다.

따라서 생산량이 늘어나고 수요의 변화가 뚜렷이 나타나고 있지만 공급대비 수요는 어떤 식으로 균형을 맞춰 나갈지에 대해선 조금 더 시간을 두고 예측해야 할 것으로 보인다.

하지만 각 액화탄산 제조업체들이 추진하고 있는 Comp 기준 생산능력의 증강만큼이나 실질적인 액화탄산의 생산량이 증가한다고 볼 수는 없다. 거기다가 사회경제적 상황에 따라 유동적인 만큼 원료탄산 공급처의 정상적인 가동여부도 예측하기 어려운 부분이다.

따라서 언제쯤이면 현재와 같은 공급부족을 해결할 수 있는 가에 대한 물음에는 쉽게 답하기 어렵다.

다만 신규 플랜트의 가동이 연이어 진행될 2023년 하반기 이후부터는 어느정도 갈증해소는 가능할 것으로 보이지만 팬데믹 이전의 과거와 같은 공급과잉이 발생할 가능성은 매우 낮을 것으로 생각된다.

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