정유석화산업은 어떻게 조단위의 영업이익을 낼까?

더욱 똑똑한 생산직 구직자가 되는 지름길, 고초대졸블로그입니다.

곧 다가올 여러 채용에 대비하여 자비가 설명해주는 산업기술서!

최근 S-OIL이 또 한 번 대규모 생산직 채용을 시행하였습니다. 그래서 자비가 준비한 첫번째 산업은 정유석화입니다.

정유산업은 업황에 좌우되는 사이클 산업이다.

정유산업은 화학산업의 일종입니다. 화학산업은 기본적으로 B2B 산업으로 개별 기업의 개성보다는 업황에 따라 크게 좌우됩니다. 이런 산업은 호황이 오면 다 같이 좋아지고, 불황이 오면 다 같이 죽는 구조입니다. 또한 원유 가격에 따라 마진이 달라지기 때문에 사이클 산업, 시클리컬이기도 합니다.

유가는 매출 원가의 대부분인 약 90%를 차지하고 있습니다. 그래서 유가가 지나치게 낮으면 판매에서 많은 수익을 남기지 못하고, 유가가 지나치게 높으면 원가가 증가하여 수익성이 떨어집니다. 일반적으로 배럴당 40-80달러 사이를 수익성이 남는 구간으로 보고 있습니다.

한편 시클리컬의 특징은 호황이 오면 증설을 한다는 것입니다. 증설을 하는 이유는 설비 규모가 클수록 제품 단위당 들어가는 비용이 낮아지고 이것이 곧 경쟁력이 되기 때문입니다. 호황이라고 무분별하게 설비를 늘리면, 증설 물량이 늘어나면서 공급 과잉을 맞이하여 불황의 길로 들어서게 됩니다.

그렇다면 정유산업의 경쟁력은 구체적으로 어떤 것을 말하는 것일까요?

1. 생산 능력 : 위에서 말했듯이, 설비를 증설하여 원가를 절감하는 것이 중요합니다. 설비는 고정비에 속합니다. 즉 한 번 지으면 매우 장시간동안 변하지 않는다는 것이죠. 정유산업처럼 고정비가 높은 산업은 시설 규모가 생산비에 직접적인 영향을 주게 됩니다. 따라서 설비규모가 클수록 경쟁력이 됩니다.
2. 고도화율 : 고도화시설은 중질유의 원유를 경질유로 변화시켜주는 시설을 말합니다. 고도화시설은 아래에 더욱 자세히 설명할 예정입니다. 경질유에서 고급 유류가 더 많이 생산되기 때문에 더 큰 부가가치를 창출해낼 수 있습니다.
3. 원유 다변화 : 우리나라의 경우 중동으로부터 중질유 원유를 많이 수입해오고 있습니다. 그러나 중동의 경우 정치적 리스크가 존재하기 때문에 원유 수입국을 다변화하는 것도 중요합니다.

하지만 정유산업을 위해 시설을 증설하는 것은 천문학적인 비용이 듭니다. 신규 진입자가 새로운 공장을 신설하여 설비만 놓는데에 약 2000억원이 듭니다. 이는 판매망 구축, 물류 비용, 인건비 등을 제외한 비용입니다.

또한 정부의 규제로 인해 거래적인 진입장벽도 있습니다. 규제야 어떻게든 뚫으면 되지만, 사실 비용적인 측면에서 막히는 사람들이 가장 많을 것으로 추정됩니다. 우리나라의 경우 4개사가 과점하고 있는 형태로 사실상 이외의 업체가 진입하는 것은 불가능으로 보입니다.

업스트림? 다운스트림? 원유 생산부터 정제까지

정유산업은 크게 업스트림과 다운스트림으로 구분됩니다. 업스트림은 원유를 생산하는 사업으로 산유국에서만 진행할 수 있습니다. 우리나라에서는 시행할 수 없는 사업이죠.

반대로 다운스트림은 생산된 원유를 정제하는 사업입니다. 그래서 우리나라는 업스트림으로 생산된 원유를 정제하여 다시 수출하고 있습니다.

원유는 생산지와 유층에 따라 그 성상이 다르기 때문에 일반적으로 다음과 같이 4종류로 구분합니다.

이러한 원유는 증류, 정제, 배합의 과정을 통해 정유됩니다.

• 증류 : 원유의 끓는 점을 이용하여 제품을 원유로부터 분리하는 과정
• 정제 : 불순물 등을 제거하여 제품의 품질을 높이는 과정
• 배합 : 정제된 유분에 대하여 첨가제를 주입하거나 혼합하는 과정

그리고 다시 상압증류와 감압증류로 나뉩니다. 이 때 상압증류는 높을 상(絴)이 아니라 항상 상(常)으로 현재 우리가 생활하는 압력과 같은 압력에서 진행한다는 뜻입니다.

상압증류방식

상압증류장치(CDU)

상압증류장치는 원유를 끓여서 끓는 점에 따라 분류하는 방식입니다. 원유를 끓이게 되면 온도에 따라 분리 되게 됩니다. 이 때 끓는 점이 높은 제품일수록 찌꺼기가 많습니다.

상압증류장치에서는 LPG>나프타(납사)>등유>경유>중유 순으로 분리 됩니다. 이 과정은 증류에 해당합니다.

이 때 우리가 잘 알고 있는 휘발유는 나프타(납사)의 유분 중 휘발유의 규격에 맞게 배합해서 만들어집니다.

고도화설비

증류로 분리한 다양한 제품들은 고도화설비를 통해 한 번 더 정제됩니다. 이 고도화설비를 통해 값싼 원유를 고급 원유로 바꿀 수 있습니다.

이는 원유가 나지 않는 지리적 맹점과 고유가시대를 대비한 국가적 전략입니다. 조단위의 이익을 낼 수 있는 것도 고도화설비 덕분이죠. 한국의 고도화설비는 이미 2002년에 세계적으로 인정을 받았습니다.

한편 고도화설비는 상압증류장치에서 생상된 중유를 가공해서 휘발유, 저유황 벙커C유 등을 생산합니다. 수첨분해공정(HCR), 잔사유탈황공정(VRDS), 잔사유유동층 접촉분해공정(RFCC) 등을 사용합니다.

감압증류방식

감압증류는 압력을 낮춰서 증류를 하는 방식입니다. 윤활유와 아스팔트를 채취하기 위해서 시행합니다.

상온 증류에서 나온 잔사유는 감압증류를 통해 윤활유와 아스팔트로 채취합니다. 아스팔트 같은 중질유는 끓는 점에 도달하기 전부터 열분해가 되어 코킹 현상이 일어납니다.

코킹(coking)은 검은색 재(C)가 달라 붙는 것 이라고 생각하면 됩니다. 이 물질은 증류탑의 벽에 달라붙어 열효율을 감소시킬 뿐만 아니라 처리하는 비용도 발생 시킵니다.

감압증류는 탑의 압력을 낮게 유지하면서 물질을 분리합니다. 압력을 낮게 하면 더 낮은 온도에서 액체를 증발 할 수 있게 해줍니다. 그 결과 더 적은 에너지를 활용하여 같은 결과를 낼 수 있기 때문에 같은 에너지 대비 더 순도 높은 제품을 생산할 수있게 됩니다.

따라서 끓는 점에 도달하지 않으면서, 잔사유를 끓이는 방법을 택해야합니다. 그러기 위해서 감압증류를 하는 것입니다.

석화산업과 우리 나라 정유산업의 미래

다음은 석화(석유화학)산업입니다. 정유와 석화는 깊은 관계가 있습니다. 정유산업에서 생산된 납사를 바탕으로 다양한 화학제품들을 생산하여 부가가치를 창출해내는 산업입니다. 그래서 납사분해설비(NCC)를 중심으로 이루어집니다. 여기서 얻은 에틸렌이나 프로필렌 등을 이용하여 다양한 소재들을 만들어냅니다.

우리나라에서는 이러한 제품들을 많이 만들어내기 때문에 납사를 추가적으로 더 수입해온다는 것, 이제 이해가 가시나요?

정유산업의 미래는 어떻게 될까요? 모두가 ESG를 외치고 전기차를 외치는 시대에, 정유산업은 이제 영영 저무는 해인 것일까요?

이런 흐름에도 불구하고 석유제품에 대한 수요는 아주 더디게 줄고 있습니다. 아직 전 세계 에너지의 약 80%는 화석연료에서 생산되고 있고, 그 중 절반이 석유입니다. 전기로 전환하기 어려운 산업들은 석유보다 더 저렴한 에너지원을 찾기도 어려운 실정입니다.

그러나 기후 악화에 따른 기업들의 지속적인 변화는 꾸준히 시행되고는 있습니다. 국내 정유 4사에서 미래 사업으로 어떤 사업을 추진하고 있는지는 다음 챕터에서 알아봅시다.