21세기 정유 산업을 바꾼다, 끓이지 않고 자연의 힘으로 원유 분리

이번에 KAIST 연구진이 100년 전통을 가진 원유 증류 방식을 완전히 바꾸는 혁신적인 ‘분자 정유’ 기술을 개발했습니다. 이 기술은 원유를 끓이지 않고 상온에서 나노미터 크기의 미세 통로를 이용해 정밀하게 분리하는 신개념 분리막 공정을 기반으로 합니다. 기존 증류와 비교해 에너지 사용은 31.6%, 이산화탄소 배출량은 37.6%나 절감할 수 있어 환경과 산업 경쟁력 모두에 탁월한 효과가 기대됩니다.

분자 정유 기술이란?

정유 공정은 지금까지 원유를 고온으로 끓여 성분별로 분리하는 증류방식이 주류였습니다. 하지만 이 방식은 막대한 에너지 소비와 탄소 배출의 문제를 안고 있죠. KAIST 연구팀은 상온에서 가압한 원유를 특수한 다공성 PAN 분리막에 흘려보내 가벼운 성분만 걸러내는 기술을 개발했습니다. 이때, 분리막에 별도의 얇은 선택층 코팅이 전혀 없지만, 원유 속 무거운 성분들이 미세 기공 내에 스스로 붙어 2nm 이하 크기의 미세 통로를 자연적으로 형성해 맑은 투과물이 나오도록 만든다는 점이 핵심입니다.

연구 배경과 과정

원유는 매우 복잡한 혼합물이라 기존 분리막은 얇고 정밀한 선택층을 반드시 필요하다고 여겨졌습니다. 그러나 연구팀은 오히려 단순하고 값싼 다공성 막만 사용해 희석하지 않은 원유를 그대로 흘려보는 방식을 시도했습니다. 놀랍게도 원유가 정밀하게 분리되는 결과가 나타났고, 이 현상의 원리를 밝히는 데 4년 이상의 집중 연구가 필요했다고 합니다.

기술의 장점과 미래 전망

기존 분리막은 복잡한 화학 구조의 선택층을 얹어 제조 비용이 높고, 산업환경에 취약했습니다. 하지만 이번 기술은 아무것도 코팅하지 않은 심플한 다공성 막에 원유를 흘려보내는 방식으로, 제조가 쉽고 설치도 간단하며 내구성 역시 뛰어납니다. 또한, 이 기술은 원유 정제뿐 아니라 폐플라스틱 재활용, 바이오 연료 정제, 의약품 정제 등 다양한 정밀 화학 공정에도 확장 가능해 탄소중립 실현에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

결론

이번 KAIST 분자 정유 기술 개발은 에너지와 탄소 문제로 고통받던 정유 산업에 큰 전환점이 될 혁신입니다. 100년 넘게 이어진 고전 공정을 깨고 저비용·저탄소·고효율 미래 정유 시대를 앞당길 신기술로, 국내외 정유·석유화학 산업의 경쟁력을 극대화할 것입니다. 앞으로도 이 기술이 산업 현장에 널리 적용돼 지속 가능한 사회로 나아가는 데 중추적 역할을 할 것으로 보입니다.

---

이처럼 “끓이지 않고 원유를 걸러내는 분자 정유 기술”은 단순하지만 강력한 과학적 원리를 바탕으로, 환경과 산업 모두에 큰 변화를 안겨줄 것입니다. 여러분께서도 앞으로 정유 및 화학 산업 소식을 주목해 보시면 좋겠습니다.

이 연구는 KAIST 고동연 교수 연구팀과 HD현대오일뱅크의 협력으로 이뤄졌으며, 정부에서도 적극 지원 중입니다.

출처 - 과학기술정보통신부