석유화학
업종개요
석유화학
석유화학
석유제품(Naphtha) 또는 천연가스를 원료로 합성수지(플라스틱), 합성섬유(Polyester, Nylon) 원료, 합성고무 및 각종 기초 화학제품을 생산하는 산업이다. 단순히 기초 화학 산업으로 여겨지던 석유화학산업은 IT · 정보기술과 NT · 나노기술 등 첨단산업과 연계되면서 점차 지식기반 산업으로 발전하게 되었으며, 친환경에너지 개발과 신소재 산업으로 각광받고 있다.
높은 기술력을 바탕으로 우리나라 수출에서의 비중도 높아지고 있고 특히, 세계의 공장으로 일컫는 중국으로의 수출이 증가하면서 새로운 성장 동력으로 인정받는 실정이다. 석유화학산업은 이러한 특성을 바탕으로 자동차, 전자, 건설, 섬유업종의 핵심 소재를 공급하며 기간산업의 역할을 담당하며, 납사분해설비(NCC : Naphtha Cracking Center)를 중심으로 공장들이 수직계열화, 단지화되는 특성이 있고, 초기에 대규모 설비투자가 소요되는 관계로 자본 집약적 산업이라고 할 수 있으며, 기술선점 효과가 높은 고도의 기술집약적 산업이라고 할 수 있다.
2019년 기준 석유화학산업 규모 4.0%(세계 5위), 우리나라 제조업 생산 6.1%(5위), 2019년 기준 수출 6.9%(4위)를 차지하는 주력산업이며 에틸렌 생산능력 기준 세계 4위(약 9,816천 톤) 위상을 보유하고 있다.
대표공정
석유화학 산업의 개념 및 생산제품
석유화학산업은 나프타나 천연가스 원료로 하여 기초 유기화합물, 합성수지, 합성고무, 합성섬유 등의 제품을 생산한다.
석유화학 제품 분류 및 개요
| 제품 구분 | 제품 개요 | |
|---|---|---|
| 기초 유분 |
에틸렌 | 폴리에틸렌, 합성고무, PVC, 스틸렌모너머(SM) 등의 원료로 사용 |
| 프로필렌 | 폴리프로필렌, 합성고무, 아크릴로니트릴(AN), 프로필렌옥사이드(PO) 등의 원료로 사용 | |
| 부타디엔 | 스타이렌/부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 합성고무(BR), ABS 등의 원료로 사용 | |
| 벤젠 | 아로마틱 기초제품 중에서 가장 중요한 제품으로 SM 및 사이클로헥산의 원료로 사용 | |
| 톨루엔 | 뛰어난 용해력과 증발속도를 지닌 대표적인 방향족 용제로서 페인트, 잉크, 접착제 등 코팅 전 분야와 농약용제 및 각종 화학반응 원료로 사용 | |
| 자일렌 | PX, OX의 원료로 사용되며 페인트, 잉크, 접착제 등 코팅 전 분야와 농약용제, 방수제 등 산업 전 분야에 다양하게 사용 | |
| 중간 원료 |
PX | Para Xylene, 폴리에스테르 섬유의 원료인 테레프탈산(TPA)를 생산하는데 사용 |
| OX | Ortho Xylene, 기소제, 도료의 원료로 사용 | |
| 사이클로헥산 | 대부분 카프로락탐, 나일론, 아디픽산의 제조원료로 사용되며 페인트 등의 유기용제로 사용 | |
| SM | Styrene Monomer, 폴리스틸렌, ABS, SBR 제조용으로 사용 | |
| EDC | Ethylene Dichloride, 상온 및 상압에서는 안정하나 고인화성 물질로서 통풍이 잘 되고 서늘한 곳에 보관해야 하며 VCM 제조용으로 사용 | |
| VCM | Vinyl Chloride Monomer, 극인화성 물질이며 PVC 제조용으로 사용 | |
| 합성 수지 |
LDPE | Low Density Polyethylene, 고압법 폴리에틸렌이라고도 하며 가공성과 광학성이 뛰어나 농업용, 공업용 필름, 압출피복, 사출, 발포, 중공성형 등의 원료로 사용 |
| LLDPE | Linear LDPE, 직쇄형태의 분자구조를 갖으며 LDPE와 HDPE의 단점을 보완한 것으로 각종 산업용 포장재, 식품 포장재, 타포린 코팅, 화학약품, 탱크 등의 원료로 사용 | |
| HDPE | High Density Polyethylene, 가정용품 용기, 어망, 로프, 절연케이블, 화공약품 용기, 자동차 연료탱크, 각종 파이프, 필름 등에 사용 | |
| PP | Polypropylene, 자동차 플라스틱 소재, 가전제품, 일회용 주사기, 다양한 투명용기, 위생용 부직포, 포장용 필름 등의 원료로 사용 | |
| PS | Polystyrene, 가볍고 내수성·단열성·방음성·완충성 등이 우수하기 때문에 주로 컵이나 그릇, 육류 포장용기, 달걀 포장용기, 전자제품이나 기타 부서지기 쉬운 물품의 운송용 포장재 등으로 사용 | |
| ABS | Acrylonitrile Butadien Styrene, 아크릴로니트릴·부타디엔·스티렌을 중합하여 만들고, 강하고 질기며, 단단하고 충격에 강하여 관, 구조용 패널, 가정용품 등으로 사용 | |
| PVC | Polyvinyl Chloride, 수용성 현탁액, 유탁액에서 염화비닐을 과산화물 촉매 처리하여 만드는 유기 중합체 계열에 속하는 합성수지로서 파이프, 샤시, 호스, 케이블 절연체, 연질시트, 경질시트 등에 사용 | |
| 합섬 원료 | EG | Ethylene Glycol, 글리콜이라고도 하며 습기를 잘 흡수하고, 테트론의 합성원료로서 최대의 용도를 가지는 것 외에 알키드 수지의 제조용, 냉각액, 의약품 ·화장품 등에 사용 |
| 기타 | PA | Phthalic Anhydride, 프탈산계가소제, 불포화폴리에스테르수지, 염료중간물로 널리 이용되고 테레프탈산, 의약품, 향료 등에 사용 |
| MA | Maleic Anhydride, 주택 및 자동차관련 용도의 불포화폴리에스테르, 식품용 푸마르산 및 호박산에 이용 | |
| PPG | Polypropylene Glycol, 처방배합에 따라 광범위한 밀도, 물성 및 기계적 강도를 조절할 수 있고, 단독 또는 타 재료와 복합하여 일상생활 분야 및 산업 전 분야에서 광범위하게 사용 | |
*참고 및 재구성 : 석유화학업종 에너지 효율 향상 가이드, 산업통상자원부, 2014
NCC(Naphtha Cracking Center; NCC)에서 생산되는 제품들의 구성비는 보통 에틸렌 31%, 프로필렌 16%, C4 유분(부타디엔 원료) 10%, RPG(Raw Pyrolysis Gasoline)(벤젠/톨루엔/자일렌 원료) 14%, 메탄·수소·LPG 등 기타제품이 29% 생산된다. 이 때 에틸렌과 프로필렌은 바로 유도품 생산공정으로 가고, C4 유분과 RPG는 추가로 추출 · 정제하는 공정을 거쳐 부타디엔과 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등 유용한 석유화학 기초유분을 생산하게 된다.
이러한 기초유분을 가지고 석유화학 최종제품을 만드는데, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌과 같이 기초유분 하나만을 가지고 중합반응을 통해 만들어지기도 하고, 스티렌모노머(SM)와 같이 기초유분 두 개(에틸렌과 벤젠)를 반응시켜 만들기도 하며, AN(아크릴로니트릴)이나 PVC(폴리염화비닐)처럼 다른 화학제품과의 반응을 통해 만들기도 한다.
석유화학제품은 천연소재의 대체품으로써 각종 생활용품에서부터 전기전자, 컴퓨터, 자동차, 건설 등에 이르기까지 사용되지 않는 곳이 없을 정도로 용도가 다양한 기초원자재이다. 따라서 일부에서는 석유화학제품을 “산업의 쌀”이라고 한다.
석유화학산업의 계통도
*참고 및 재구성: 한국석유화학협회 > 석유화학산업 > 산업소개 > 정의 및 범위
(https://www.kpia.or.kr/petrochemical-industry/introduction-of-petrochemical-industry)
국내 주요 생산거점
국내의 석유화학산업에서 울산, 여수, 대산 등 3대 석유화학단지가 산업의 핵심 생산 거점이다. 석유화학단지 형성을 통한 정유 · 나프타분해공장(NCC) · 관련 유도품 공장의 생산 집중화(수직계열화)와 항만 · 용수 · 유틸리티 등 지원시설 공동 이용으로 산업효율성과 경쟁력을 제고하고 있다.
국내 석유화학산업 현황
‘22년 에틸렌 생산능력은 12,8백만톤/년이며, 세계시장 점유울은 5.9%로 미국, 중국, 사우디에 이어 4번째로 많은 점유율을 보유하고 있다. 21년 기준 총 생산액은 112조 원이며, 전체 제조업 중 차지하는 비중은 6.3%이다. 이는 자동차, 반도체, 일반기계, 철강에 이어 5위를 기록하는 수치이다. 수출액은 543억 불(’22)로 400억 불의 무역 흑자를 기록하였으며, 반도체, 자동차에 이어 3위를 기록하였다.
국내 석유화학 산업 현황
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 에틸렌 생산능력 | ∎ ‘21년 기준 세계 4위 수준 - 미국 21.2백만톤, 중국 20.2백만톤, 사우디 8.2백만톤, 인도 3.6백만토 |
| 세계시장 점유율 | ∎ ‘22년 기준 5.9% - ’21년 점유율 6.2% 대비 0.3%p 하락 |
| 생산액 | ∎ 112조원 수준으로 국내 제조업의 6.3%(‘21년 기준) 차지 - 자동차, 반도체, 일반기계, 철강에 이어 5위 수준 |
| 수출액 | ∎ ‘22년 기준 543억달러 - 반도체, 자동차에 이어 3위 수준 |
*참고 및 재구성 : 석유화학 미니북, 한국석유화학협회, 2024 참고하여 재구성함
제품별 수급량 및 출입량 추이
22년까지 국내 석유화학 생산시설 신증설이 완료되어 공급능력은 크게 증가했지만, 생산량은 수요 감소에 따라 외히려 감소하고 있는 상황이다. 제품별 수요는 ’20년 팬데믹으로 인해 감소하였으나, ‘21년 경제활동 재개에 따라 매우 큰 폭으로 증가하였다. 하지만, ’21년 이후 물가 및 금리 상승으로 수요가 둔화 및 감소하였고, 이에 따라 ‘23년 수요량은 ’19년 수요량과 비슷한 수준을 나타내고 있다. 다만 음식물 포장재 등으로 사용하는 LLDPE와 HDPE의 경우 다른 제품 대비 감소량이 적거나 오히려 증가하는 것으로 나타났다.
석유제품의 수출입량을 보면, ‘23년 기준 전체 수출량은 27,766천톤으로 ’22년 수출량 27,713천톤대비 0.2% 증가하였으나, ‘21년 수출량 28,289천톤 대비 약 2% 정도 감소하였다. 제품유형별로 살펴보면, 기초유분, 합섬원료의 수출량은 전년 대비 각각 7.3%, 21% 증가하였으나, 중간원료, 합성수지, 합성고무 등은 각각 10%, 0.1%, 6.8% 감소한 것으로 나타났다. 수입량은 기초유분은 전년 대비 15% 감소하였지만, 중간원료, 합성수지 등은 각각 40%, 21.6% 증가하였다.
제품별 수급추이
(단위 : 천 톤)
| 구분 | 연도 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | 2022 | 2023 | ||
| Ethylene | 생산(출하) | 8,524 | 8,793 | 8,844 | 8,907 | 8,738 | 10,349 | 10,410 | 9,437 |
| 수출 | 753 | 816 | 824 | 1,091 | 848 | 1,175 | 1,585 | 1,115 | |
| 수입 | 147 | 109 | 133 | 109 | 283 | 207 | 142 | 162 | |
| 국내수요 | 7,918 | 8,086 | 8,153 | 7,925 | 8,173 | 9,381 | 8,966 | 8,484 | |
| Propylene | 생산(출하) | 7,816 | 8,302 | 8,389 | 8,704 | 8,644 | 9,879 | 9,116 | 8,540 |
| 수출 | 1,690 | 1,715 | 1,674 | 1,657 | 1,506 | 1,653 | 1,633 | 1,589 | |
| 수입 | 265 | 198 | 113 | 132 | 124 | 105 | 95 | 112 | |
| 국내수요 | 6,391 | 6,785 | 6,828 | 7,180 | 7,262 | 8,331 | 7,578 | 7,064 | |
| Butadiene | 생산(출하) | 1,235 | 1,280 | 1,271 | 1,271 | 1,209 | 1,434 | 1,396 | 1,210 |
| 수출 | 156 | 158 | 149 | 98 | 92 | 125 | 181 | 171 | |
| 수입 | 410 | 424 | 420 | 406 | 474 | 337 | 206 | 313 | |
| 국내수요 | 1,490 | 1,547 | 1,541 | 1,579 | 1,591 | 1,646 | 1,421 | 1,353 | |
| Benzene | 생산(출하) | 6,057 | 6,546 | 6,877 | 6,565 | 5,999 | 6,699 | 6,055 | 5,544 |
| 수출 | 2,103 | 2,632 | 2,570 | 2,627 | 2,220 | 2,477 | 2,575 | 2,922 | |
| 수입 | 93 | 36 | 59 | 56 | 66 | 58 | 95 | 96 | |
| 국내수요 | 4,047 | 3,950 | 4,367 | 3,994 | 3,845 | 4,280 | 3,576 | 2,718 | |
| Toluene | 생산(출하) | 1,811 | 1,612 | 1,653 | 1,972 | 2,033 | 1,947 | 2,009 | 2,167 |
| 수출 | 533 | 361 | 354 | 460 | 429 | 273 | 504 | 819 | |
| 수입 | 561 | 775 | 852 | 708 | 494 | 664 | 661 | 467 | |
| 국내수요 | 1,840 | 2,026 | 2,150 | 2,220 | 2,099 | 2,338 | 2,166 | 1,815 | |
| Xylene | 생산(출하) | 2,869 | 3,617 | 4,164 | 4,457 | 3,911 | 4,069 | 3,711 | 3,818 |
| 수출 | 1,024 | 1,298 | 1,254 | 1,270 | 1,412 | 1,238 | 1,232 | 1,657 | |
| 수입 | 1,838 | 1,786 | 1,473 | 1,554 | 1,268 | 1,112 | 836 | 582 | |
| 국내수요 | 3,683 | 4,105 | 4,382 | 4,741 | 3,767 | 3,944 | 3,315 | 2,742 | |
| SM | 생산(출하) | 3,040 | 3,008 | 3,085 | 2,705 | 2,589 | 2,855 | 2,105 | 1,607 |
| 수출 | 1,292 | 1,262 | 841 | 670 | 766 | 689 | 558 | 297 | |
| 수입 | 806 | 794 | 305 | 489 | 727 | 434 | 479 | 775 | |
| 국내수요 | 2,554 | 2,540 | 2,549 | 2,525 | 2,550 | 2,599 | 2,026 | 2,085 | |
| P-X | 생산(출하) | 9,680 | 10,721 | 10,647 | 10,106 | 8,946 | 8,989 | 7,992 | 7,567 |
| 수출 | 6,435 | 7,315 | 7,384 | 7,032 | 6,075 | 6,177 | 5,253 | 4,855 | |
| 수입 | 44 | 25 | 25 | 20 | 10 | 14 | 29 | 54 | |
| 국내수요 | 3,289 | 3,431 | 3,288 | 3,093 | 2,881 | 2,826 | 2,769 | 2,767 | |
| L-LDPE | 생산(출하) | 1,296 | 1,562 | 1,434 | 1,488 | 1,480 | 1,886 | 1,936 | 1,824 |
| 수출 | 552 | 676 | 609 | 689 | 807 | 1,187 | 1,128 | 1,006 | |
| 수입 | 13 | 62 | 100 | 129 | 152 | 103 | 66 | 94 | |
| 국내수요 | 756 | 948 | 925 | 928 | 825 | 801 | 875 | 912 | |
| HDPE | 생산(출하) | 2,237 | 2,039 | 2,045 | 2,174 | 2,530 | 2,584 | 2,599 | 2,760 |
| 수출 | 1,112 | 1,127 | 1,188 | 1,288 | 1,578 | 1,614 | 1,586 | 1,792 | |
| 수입 | 55 | 74 | 73 | 143 | 163 | 93 | 66 | 72 | |
| 국내수요 | 1,180 | 985 | 930 | 1,029 | 1,114 | 1,063 | 1,079 | 1,039 | |
| PP | 생산(출하) | 4,108 | 4,321 | 4,343 | 4,433 | 4,604 | 5,184 | 4,956 | 4,601 |
| 수출 | 2,548 | 2,786 | 2,889 | 2,952 | 3,071 | 3,608 | 3,413 | 3,120 | |
| 수입 | 29 | 37 | 36 | 36 | 29 | 37 | 34 | 46 | |
| 국내수요 | 1,589 | 1,572 | 1,489 | 1,517 | 1,562 | 1,613 | 1,577 | 1,527 | |
| ABS | 생산(출하) | 1,841 | 1,912 | 1,927 | 1,938 | 1,930 | 1,898 | 1,708 | 1,646 |
| 수출 | 1,352 | 1,390 | 1,382 | 1,360 | 1,348 | 1,260 | 1,076 | 1,057 | |
| 수입 | 10 | 12 | 9 | 11 | 9 | 15 | 12 | 10 | |
| 국내수요 | 499 | 534 | 554 | 589 | 591 | 653 | 644 | 600 | |
| PVC | 생산(출하) | 1,549 | 1,605 | 1,576 | 1,413 | 1,474 | 1,533 | 1,519 | 1,619 |
| 수출 | 565 | 545 | 618 | 500 | 565 | 553 | 575 | 698 | |
| 수입 | 136 | 137 | 136 | 111 | 95 | 43 | 46 | 44 | |
| 국내수요 | 1,120 | 1,198 | 1,093 | 1,025 | 1,004 | 1,023 | 991 | 966 | |
| TPA | 생산(출하) | 4,611 | 4,870 | 4,662 | 4,694 | 4,393 | 4,255 | 4,225 | 4,308 |
| 수출 | 1,776 | 1,940 | 1,745 | 2,031 | 1,950 | 1,413 | 1,646 | 2,088 | |
| 수입 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | |
| 국내수요 | 2,836 | 2,931 | 2,917 | 2,664 | 2,443 | 2,842 | 2,579 | 2,220 | |
| EG | 생산(출하) | 1,222 | 1,244 | 1,295 | 1,238 | 807 | 1,015 | 790 | 670 |
| 수출 | 481 | 455 | 504 | 570 | 309 | 343 | 181 | 230 | |
| 수입 | 276 | 253 | 237 | 334 | 399 | 354 | 280 | 338 | |
| 국내수요 | 1,017 | 1,042 | 1,028 | 1,003 | 897 | 1,027 | 890 | 779 | |
*참고 및 재구성: 한국석유화학협회 > 석유화학산업 > 제품통계
(https://www.kpia.or.kr/petrochemical-industry/statistics)
제품 유형별 수출입량 추이
(단위 : 천 톤)
| 구분 | 연도 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | 2022 | 2023 | ||
| 기초유분 | 수출 | 6,259 | 6,980 | 6,825 | 7,203 | 6,507 | 6,941 | 7,710 | 8,273 |
| 수입 | 3,314 | 3,328 | 3,050 | 2,965 | 2,709 | 2,483 | 2,035 | 1,732 | |
| 중간원료 | 수출 | 8,052 | 8,872 | 8,566 | 8,275 | 7,492 | 7,370 | 6,354 | 5,724 |
| 수입 | 1,144 | 1,157 | 614 | 758 | 945 | 658 | 658 | 922 | |
| 합성수지 | 수출 | 8,060 | 8,415 | 8,644 | 8,696 | 9,356 | 10,069 | 9,873 | 9,860 |
| 수입 | 445 | 578 | 619 | 697 | 691 | 521 | 407 | 495 | |
| 합섬원료 | 수출 | 2,572 | 2,767 | 2,562 | 2,934 | 2,549 | 2,105 | 2,121 | 2,565 |
| 수입 | 448 | 430 | 423 | 522 | 609 | 589 | 483 | 550 | |
| 합성고무 | 수출 | 588 | 587 | 555 | 511 | 521 | 485 | 430 | 401 |
| 수입 | 80 | 89 | 75 | 72 | 66 | 81 | 66 | 66 | |
| 기타제품 | 수출 | 1,242 | 1,350 | 1,524 | 1,375 | 1,376 | 1,319 | 1,225 | 943 |
| 수입 | 658 | 735 | 767 | 795 | 890 | 780 | 690 | 602 | |
| 계 | 수출 | 26,773 | 28,971 | 28,676 | 28,994 | 27,801 | 28,289 | 27,713 | 27,766 |
| 수입 | 6,089 | 6,317 | 5,548 | 5,809 | 5,910 | 5,112 | 4,339 | 4,367 | |
*참고 및 재구성: 한국석유화학협회 > 석유화학산업 > 제품통계
(https://www.kpia.or.kr/petrochemical-industry/statistics)
향후 전망
2024년 국산 석유화학제품 수출액은 수출단가 하락의 영향이 지속되며, 2023년과 유사한 수준에 메물 전망이다. 중국 시장 내 자급률이 상승하고 중국산 석유화학제품이 동아시아 시장으로 유입되면서 동 시장 내 공급 과잉 상황은 2024년 하반기까지 지소되어 제품 가격하락을 견인 할 것으로 판단된다. 주요 수출대상국 경기가 제한적이나마 개선되면서 동아시아 시장 내 수요도 전년대비 소폭 증가하면서 2024년 하반가부터는 공급 과잉 상황은 점진적으로 개선될 전망이다. 따라서 2025년부터 국산 석유화학제품 수출액 감소세는 점차 회복될 것으로 기대한다.
참고문헌 1. 한국석유화학협회, “2024 석유화학 미니북”, 2024.07.01.
2. 한국석유화학협회, “석유화학산업”, http://www.kpia.or.kr/main
3. GS칼텍스 미디어허브, “2023년 석유화학산업 주요 이슈 및 전망”, 2022.12.28.
4. 한국석유공사, “2024년 석유화학산업 전망”, 2024.03.14.
5. 석유화학업종 에너지 효율 향상 가이드, 산업통상자원부, 2014
