바닷물을 민물로 바꾸는 기술로 석유 정제 성공

미 조지아공대 고동연 연구원

사이언스지에 논문 발표
에너지 사용 20분의 1로 낮춰

미국에서 활동하는 30대 한국인 청년 과학자가 해수담수화 기술로 석유를 정제하는 방법을 세계 최초로 개발했다. 미국 석유회사 엑슨모빌의 지원으로 이뤄진 이 연구 성과는 석유화학제품 생산에 쓰이는 에너지 사용량을 끌어내릴 획기적 기술이라는 평가가 나오고 있다.

고동연 미국 조지아공대 박사후연구원(31·사진)과 같은 대학 라이언 라이블리 교수 연구진은 짠 바닷물을 마실 수 있는 담수로 바꾸는 해수담수화에 쓰이는 역삼투압 원리를 이용해 나프타에서 페트병 원재료인 파라자일렌을 추출하는 데 성공했다고 국제학술지 사이언스가 18일자에 소개했다.

땅에서 파낸 원유에서 각종 석유제품을 제조하는 정제 과정에는 일반적으로 열을 이용한다. 원유의 주성분은 탄화수소인데 이들 성분은 끓는 점의 차이에 따라 분리돼 나온다. 온도를 차례로 높이면 먼저 휘발유가 나오고 등유, 경유, 벙커C유, 윤활유가 차례로 분리되는 식이다. 석유제품을 생산하는 데만 전체 석유의 10~15%를 사용하다 보니 석유 정제는 에너지 고소비 산업으로 불린다. 엑슨모빌과 같은 석유기업이 더 적은 에너지를 쓰는 새로운 정제 방법을 찾는 이유다.

고 연구원이 개발한 방법은 농도가 다른 액체에서 옅은 쪽은 더 옅어지고 진한 쪽은 더 진해지는 삼투압 원리를 역으로 이용하는 이른바 역삼투압 원리를 활용한다. 이를 위해 파라자일렌 분자 구조만 선택적으로 통과시키는 분리막(멤브레인)을 만들었다. 머리카락 굵기의 탄소 덩어리인 이 분리막은 석유제품의 분자 크기에 따라 구조를 바꾸면 얼마든지 다른 제품을 추출할 수 있다. 고 연구원은 고려대 화학공학과를 졸업하고 KAIST에서 석사·박사학위를 받았다. 그는 해수담수화 기술의 진화 과정에서 아이디어를 얻었다고 했다. 처음에는 바닷물을 끓여 수증기에서 순수한 물을 얻는 증발법이 주도했지만 최근에는 에너지를 적게 쓰는 역삼투압 방식이 활용되고 있다. 고 연구원은 “현재 석유 정제에 들어가는 에너지를 20분의 1 수준으로 낮출 수 있다”고 말했다.

박근태 기자 kunta@hankyung.com