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GS에너지가 전하는 10가지 이야기

여섯째, 값싼 아스팔트에서 비싼 경유를 만듭니다.

2010.06.23

GS칼텍스가 2010년 6월 기계적 준공을 마친 중질유 분해시설(VR HCR)이 아시아 최초로 도입한 방식에 대해 자세히 알아봅니다.

아시아 최초, 세계 7번째로 도입되는 최첨단 고도화 시설, VR HCR

단일 공정에 대한 투자로는 국내 석유업계 사상 최대 규모 프로젝트인 GS칼텍스 VR HCR(감압잔사유 수첨분해탈황시설)이 21개월여의 공사를 마치고 기계적 준공에 이르렀습니다. 국내는 물론 아시아에서 처음이며 세계적으로도 7번째로 도입되는 최첨단 시설인 VR HCR에 대해 자세히 알아보겠습니다.

VR HCR의 의미는?

간단히 감압잔사유 수첨분해탈황시설입니다.
고도화설비(HOU)는 상대적으로 가격이 싼 벙커C유 등 중질유(重質油, Heavy Oil)를 분해해서 휘발유, 경유, 등유 등 고부가가치 제품으로 만들어내는(Upgrade) 시설을 통칭하는 용어입니다. GS칼텍스는 1995년에 완공된 RFCC(중질유 촉매분해 시설)를 효시로 하여, 2007년에는 VDU(감압증류시설), HCR(중질유 수첨분해탈황 시설) 및 LOP(윤활기유 생산시설)로 구성된 No.2 HOU를 완공한데 이어, 곧바로 No.3 HOU 프로젝트를 추진하여 이번에 VRHCR의 기계적 준공을 달성한 것입니다.

이번에 준공된 시설들은 감압잔사유 수첨탈황분해시설(VR HCR), 수소공장(HMP), 황회수공정(SRU), 부대시설(Utility, Offsite Tankage)로 구성되어 있습니다. VR HCR은 Vacuum Residue Hydrocracker의 약자로서, 감압잔사유 수첨탈황분해시설이라고 번역하기도 하고, 초중질유 수소 첨가 분해탈황 시설이라고 부르기도 합니다.

중질유 분해시설은 왜 필요한가?

원가 및 품질경쟁력을 향상시켜 수익성과 공급 안정성을 확보하기 위해서 입니다.
석유제품의 생산에 필요한 설비는 크게, 원유를 투입하여 곧바로 석유제품을 정제하는 ‘상압 정제시설(CDU)’과 2차시설 또는 고도화시설로 불리우는 ‘중질유 분해시설’로 분류됩니다. 원유를 단순 정제하여 1차로 생산되는 제품 중 약40% 이상이 벙커C 등의 중질유(重質油)인데, 중질유는 대체로 경질유에 비해 값이 싸고 심지어 원유가격 보다도 싸지요. 따라서, 중질유를 적게 생산하고 경질유를 많이 만들어야 수익이 좋아지게 됨은 당연합니다.

하지만, 정유공정은 동시에 여러 제품이 생산되는 연산성(連産性)의 특징을 갖기 때문에 아무리 싫더라도 중질유 생산은 피할 수 없답니다. 소 한마리를 잡으면 등심 뿐만 아니라, 안심, 갈비, 사태 등이 일정한 비율로 한꺼번에 나오는 것과 마찬가지죠. 결국, 이를 극복하기 위해서는 이왕에 생산된 중질유를 분해/재정제(크래킹; 깨다)하여 고부가가치의 경질유로 변환(Conversion)시키는 방법을 쓸 수 밖에 없습니다. 지하에 묻혀있는 원유를 캐내는 유전에 빗대어 고도화시설을 ‘지상의 유전’이라고 부르는 이유도 바로 여기에 있습니다.

이처럼, 고도화 시설은 원가 및 품질경쟁력을 향상시켜 수익성과 공급 안정성을 확보할 수 있도록 하며, 환경규제에도 능동적으로 대비할 수 있기 때문에, 단순정제시설에 비해 4~7배의 막대한 비용이 소요됨에도 불구하고, 정유사에게는 선택이 아닌 필수가 되었습니다.

VR HCR의 특징은?

아스팔트 성분의 초중질유(VR)를 원료로 하여 경질유를 생산하는 특징을 갖고 있습니다.
기존에 도입되어 있는 고도화설비는 벙커C유 등 중질유(AR)를 원료로 휘발유, 등유, 경유를 생산하지만, 이번에 완공한 VR HCR은 벙커C유 보다도 더 값싼 아스팔트 성분의 초중질유인 감압잔사유(VR)를 원료로 한다는 것이 결정적으로 다른 점입니다. 통상적인 중질유 분해시설(RFCC, HCR)을 ‘누룽지로 다시 밥짓기’에 비유한다면, VR HCR은 ‘누룽지 보다 더 심한 숯검뎅이로 다시 밥짓기’에 해당할만큼 어려운 것이라고 하겠습니다.

조금 더 자세히 살펴보면, CDU는 원유를 데워서 끓는 점에 따라 제품을 분별해서 뽑아내는 설비이지요. 끓는 점이 가장 낮은 LPG와 납사가 먼저 나오고, 중간 범위에서 경유와 등유가 나오고(그래서 Middle이라고 부르죠), 마지막으로 가장 끓는 점이 높아서 증류되지 않고 맨 밑에 남는 무거운 유분이 상압잔사유(AR, Atmospheric Residue)입니다. 상압 잔사유(AR)는 중유(Fuel Oil, Bunker-C)로 배합해서 판매할 수도 있고, 고도화시설을 통해 경질유로 변환되는 원료로 쓰일 수도 있습니다.

상압 잔사유는 말그대로 상압에서는 더 이상 끓지 않기 때문에 기압을 낮춘 상태에서 다시 끓여야 하는데요, 그것을 위해 필요한 설비가 VDU(감압증류시설)이죠. VDU를 통해 나온 가벼운 유분을 VGO(Vacuum Gas Oil)라고 하며, 여기에 촉매(FCC)나 수소(HCR)를 첨가해서 경질유분으로 전환하게 됩니다. VDU에서도 더 이상 증류가 안되고 무거워서 또 남은 유분을 VR(Vacuum Residue, 감압 잔사유)라고 하는데요, 이것은 중유에 배합하거나 아스팔트 등으로 쓰일 뿐이었습니다. VRHCR 공정은 바로 이 감압 잔사유(VR)를 원료로 경질유분으로 전환시키는 최첨단 시설인 것이죠.

이러한 설비가 도입됨에 따라 수익성에 큰 영향을 끼칠 것으로 전망되는데요. 우선 값싼 초중질유를 값비싼 친환경 경질제품으로 전환함으로써 직접적 수익 향상이 기대됨은 물론, 값싼 중질원유의 도입비중을 높일 수 있게 되어 원가절감 효과도 엿볼 수도 있습니다. GS칼텍스는 VR HCR에서 생산되는 제품을 전량 수출할 예정인데요, 등유, 경유의 국제 제품가격 스프레드와 원유 가격 차이 등을 고려하면 연간 약 6천억원의 추가 수익이 기대된다고 합니다.

VR HCR이 본격 가동되면 GS칼텍스의 고도화비율은?

28.7%로 국내 1위가 됩니다.
이번에 기계적 준공된 VR HCR이 본격적으로 상업생산을 시작하면 GS칼텍스의 고도화처리능력은 기존 일일 15만5천배럴에서 21만5천배럴로 늘어나게 됩니다. 또한, 원유정제능력 대비 고도화처리 비중인 고도화(시설)비율은 28.7%에 달하게 되어, 절대 양에서나 비율면에서나 국내 최고 수준에 올라서게 되지요. 우리나라 전체의 고도화(시설)비율은 20.9%가 되는데, 아직도 미국(56.6%), 영국(51.4%), 독일(37.4%), 인도(27.5%), 일본(25.7%) 등 세계 주요 국가에 비해 다소 부족한 편입니다.

숫자로 풀어보는 VR HCR

  • 건설기간 : 2008년10월~2010년6월 (21개월 소요)
  • 투자비 : 2조6천억원 (국내 석유업계 단일 시설로 최대 규모)
  • 설계/건설에 따른 고용창출 효과 : 연인원 약450만명 (하루 평균 4천명) 투입
  • 상업가동 후 상시고용창출 효과 : 약500명 (회사/협력사)
  • 부지면적 : 615,000㎡ (약18만6천평, 축구장 80개 크기)
  • 배관길이 : 2,000㎞ (서울-부산 2.5회 왕복)
  • 공사에 소요된 콘크리트 : 약 30만㎥ (20층 높이의 33평형 아파트 40개동)
김광원 차장
GS칼텍스 No.3 HOU Project팀
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