[과학기술정보통신부]끓이지 않고 원유 걸러내는 '분자 정유' 시대 열렸다... 100년 묵은 정유 공정 패러다임 전환

과학기술정보통신부가 한국과학기술원(KAIST) 고동연 교수팀의 연구 성과를 발표한 보도자료입니다. 고동연 교수팀은 기존 '증류(끓이기)' 방식 없이 상온에서 원유를 분리할 수 있는 차세대 분리막을 개발하였으며, 이를 통해 에너지 소비를 31.6% 절감하고 이산화탄소 배출량을 37.6% 감축할 수 있음을 입증하였습니다. 해당 연구는 산업계의 오랜 난제였던 선택층 코팅 한계를 극복한 성과로, 세계 최고 권위 학술지 '네이처(Nature)'에 게재되었습니다.

정유 산업은 약 100년간 원유를 고온으로 끓여 성분별로 분리하는 '증류' 공정에 의존해 왔습니다. 이 방식은 막대한 에너지를 소비하고 이산화탄소를 대량 배출하는 구조적 한계를 지니고 있었습니다. 또한 분리막 기술을 적용하려 해도 선택층을 균일하게 코팅하는 것이 산업계의 난제로 남아 있어 상용화에 걸림돌이 되어 왔습니다.

고동연 교수팀은 상온에서 원유 성분을 선택적으로 걸러낼 수 있는 차세대 분리막을 개발하였습니다. 이 분리막은 기존 증류 공정 대비 에너지를 31.6% 절감하고 이산화탄소 배출량을 37.6% 줄이는 효과가 입증되었습니다. 아울러 산업 적용의 핵심 장벽이었던 선택층 코팅 한계를 극복함으로써 실제 정유 공정에의 적용 가능성을 높였습니다.

이번 연구는 100년 이상 유지되어 온 정유 공정의 패러다임을 전환할 수 있는 기술적 기반을 마련한 것으로 평가됩니다. 분리막 기반의 '분자 정유' 방식이 상용화될 경우, 정유·석유화학 산업 전반에서 에너지 비용과 탄소 배출량을 동시에 줄이는 효과를 기대할 수 있습니다. 기업 관점에서는 특히 탄소 배출 규제가 강화되는 국제 환경 속에서 정유 공정의 탈탄소화 수단으로 주목할 만합니다. 에너지 다소비 업종인 정유·석유화학 기업은 탄소국경조정제도(CBAM) 등 규제 대응 비용 절감 가능성을 검토할 수 있습니다. 다만 현재는 학술 연구 단계이며, 실제 산업 설비에 적용하기까지는 파일럿 실증, 내구성 검증, 대규모 코팅 공정 확립 등 추가적인 기술 개발과 상용화 단계가 필요합니다. 관련 분리막 소재·공정 기업 및 정유사는 기술 동향을 지속적으로 모니터링하고, 향후 기술이전·공동연구 기회를 검토하는 것이 유용할 것입니다.