더 많이, 더 안전하게 진일보한 촉매공장 ACP

지난 6월 시운전을 마치고 막 상업 가동에 들어선 ACP 공장. 화학반응의 속도를 조절하는 ‘촉매(Catalyst)’를 생산하는 공장인데요. 적은 에너지로 큰 반응을 내야할 때 사용되는 촉매, 그리고 ‘Advanced Catalyst Plant’ 의 약자를 사용할 만큼 진일보한 한화토탈에너지스의 촉매 공장 “ACP”는 무엇이 달라졌을까요? 

 

 

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ACP란 무엇일까?

   

ACP는 ‘Advanced Catalyst Plant’의 약자로 기존 촉매 공장 대비, 기술·설비·작업환경 등 모든 면에서 Advanced라는 이름처럼 진일보한 촉매 공장입니다. 지난 2021년부터 추진되어 올해 4월 드디어 완공이 되었습니다.

한화토탈에너지스에는 기존에도 합성수지 촉매 생산공장이 있었습니다. 그럼에도 새 ACP를 설립한 이유는 바로 ‘제조 능력(capa-up)의 향상’ 때문입니다. 기존 공장에서 연간 14톤의 촉매를 생산했다면, ACP는 약 40톤의 촉매를 생산할 수 있습니다. 석유화학 산업에서 14톤과 40톤 모두 적은 양이라고 생각하실 수 있습니다. 하지만 촉매의 경우, 1kg으로 10톤~40톤의 폴리머를 만들 수가 있는데요. 질량 대비 평균 약 2만배의 폴리머를 생산하는 만큼, 결코 적은 양이 아닙니다. 때문에 생산량을 과도하게 늘리는 대신 새로운 기술을 적용해 효율을 강화한 새 공장인 ACP를 설립한 것이죠. 

▶여기서 잠깐! 촉매란 무엇일까요?

촉매의 원리, 석유화학과 플라스틱의 시대를 열다

 

 

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ACP 프로젝트의 배경

  

14톤과 40톤이 큰 차이가 없다고 생각하실 수 있지만 새로운 ACP를 설립한 중요한 배경이 있습니다. 기존 촉매공장의 경우 PP와 HDPE 공장 일부 제품에 적용되는 촉매만 생산했습니다. 그래서 헥산에 촉매가 분산되어 있는 형태의 슬러리 촉매^*만 생산되었죠. 

그런데 최근 수지 제품의 품질 향상을 통한 경쟁력이 시장 점유에 중요한 요인이 되면서, 새로운 촉매의 개발 요구도 커지기 시작했습니다. 중국에서 시설 규모를 늘리며 물량 공세를 하고 있지만, 고부가 제품 생산 기술은 아직 부족하기 때문에  프리미엄 제품을 다양하게 가진 포트폴리오의 중요성이 더욱 커지고 있는 것이죠. 

다양한 촉매는 수지가 녹을 수 있는 온도를 낮추거나 초고분자량의 수지를 만드는 등 물성을 향상시켜주는 역할을 합니다. 각 수지 공장은 공정에 따라 다양한 형태의 촉매가 필요하죠. 헥산이나 오일 슬러리 형태, 또는 건조된 형태의 촉매를 사용해야 하는 공장도 있기 때문에 촉매를 직접 개발하고 실험하는 것이 중요합니다. 

한화토탈에너지스에서 생산하는 촉매는 타사 대비 단가가 낮고 활용도가 높아 경쟁력에 도움이 되고 있습니다. ACP를 통해 다양한 촉매를 개발하고 많이 생산하면, 원가 경쟁력도 더욱 좋아질 것으로 기대하고 있습니다.

*슬러리 촉매 : 고체와 액체의 혼합물 또는 미세한 고체입자가 물 속에 부유하는 형태를 슬러리라고 함. 그러한 형태를 가진 촉매

 

 

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ACP, 더 많이 더 빨리

   

앞서 기존 촉매공장은 PP와 HDPE 공장에만 촉매를 공급하기 때문에 헥산 슬러리 촉매만 생산한다고 말씀드렸는데요. ACP의 경우, 건조된 촉매를 생산하기 위해 드라이어를 도입했습니다. 이를 통해서 ADL PE, PP3, PP4공장에도 촉매 공급이 가능해졌고, 신규 공장 제품들의 경쟁력 강화에도 도움을 줄 수 있습니다.

그리고 반응기를 한 대 더 설치해 제조 능력을 키워 생산량도 늘릴 수 있었습니다. 기존 반응기에서는 1대로 60-70시간을 소요했지만, ACP에서는 시간 단축을 위해 1단과 2단으로 분리한 뒤 운전하는데요. 1단 반응기에서 반응이 완료된 촉매는 2단 반응기로 바로 이송이 되고, 이후 1단 반응기를 세척 후 바로 사용할 수 있기 때문에 시간이 단축되는 것입니다.

ACP에서는 촉매 제조 공정 뿐 아니라 용제 중화 처리 시간 단축도 이루어져야 하는데, 기존 촉매공장 대비 이 중화 공정의 처리 능력도 늘리면서 그 문제를 해결했습니다. 

 

 

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ACP, 더 편하게 더 안전하게 

   

ACP의 변화는 이뿐만이 아닙니다. 원료를 투입하는 방법도 바뀌었는데요. 기존에는 계량 드럼에 한 회 사용할 만큼만 계량을 해서 반응기로 투입하는 방식이었는데요, 밸브도 온/오프 매뉴얼 밸브 위주라 소량씩 일정하게 주입이 되어야 하는 구간에서 투입량을 조절하기가 상당히 어려웠습니다. 수작업이 정말 많은 공장이었죠. 이러한 어려움을 개선하기 위해서 유량계와 컨트롤 밸브를 적용해 수작업을 줄였습니다.

또한 보다 안전하고, 환경 친화적인 방식으로 촉매를 생산할 수 있게 변화했는데요. ACP에는 VCU와 담체 투입 설비 등을 설치했습니다. VCU(Vapor Combustion Unit)는 유증기 연소 설비를 뜻하는 말로 공정에서 배출되는 비산 배출원인 HC(Hydrocarbon, 탄화수소) 등을 소각하는 설비인데요, 이를 통해 배출되는 가스 내의 HC 농도를 낮출 수 있습니다. 또한 ACP는 배기 후드가 내장된 설비에 담체^*를 투입하는 방식으로 분진 비산도 상대적으로 적고, 반응기로 이물질이 들어갈 위험도 없앴습니다.

*담체: 촉매 기능을 향상시키기 위해 안정적으로 고착하는 고체로 표면적이 큰 다공성 물질


지금까지 한화토탈에너지스에 새롭게 건설된 ACP 공장의 건설 배경과 특징에 대해서 소개했습니다. 이제 막 가동한 공장이라 아직 안정화시키는 단계이지만, ACP가 우리 회사 수지 제품들의 경쟁력을 강화시키는데 기여할 수 있도록 균일한 품질의, 수지 물성 개선에 도움을 주는 촉매 생산을 위한 공정 개선에 힘쓰겠습니다. 앞으로도 한화토탈에너지스의 촉매에 많은 관심 부탁드립니다. 

(글 : 촉매생산팀 권슬기 프로)

 

 

 

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