수능에서 석유는 꽤 자주 언급된 소재입니다. 2018년 6월 고3 모의고사에서 나일론 합성 관련 지문이 나왔고, 2022학년도 수능에서는 화석연료 관련 지문이 등장했죠. EBS 수능특강도 석유 관련 지문이 매년 등장하는 데다, 최근 미국·이란 전쟁으로 전 세계적으로 석유 문제가 불거지는 만큼 관련 지식을 공부해두면 좋지요.
하나도 버릴 것 없는 원유
석유제품은 우리의 삶 그 자체라고 할 수 있어요. 휘발유 경유를 비롯해 플라스틱, 나일론, 합성고무 등 석유제품 없이는 현대문명이 돌아가지 않을 정도예요. 석유의 시작은 ‘원유(Crude Oil)’입니다. 석유의 기원은 다양한 설이 있지만, 수억 년 전 바다 생물이 퇴적되어 엄청난 지열과 압력을 받아 만들어진 혼합물이라고 보는 게 우세합니다.
정유사들은 이 원유를 시추해 거대한 유조선에 싣고 우리나라 등의 정유 단지로 가져옵니다. 갓 뽑아낸 원유는 끈적거리는 검은 액체일 뿐 그대로는 쓸모가 없어요. 여기서 필요한 기술이 바로 ‘분별증류’입니다.
정유공장에는 아파트 20층 높이의 거대한 원통형 기둥인 ‘상압증류탑’이 서 있습니다. 원유를 섭씨 350℃ 이상으로 가열해 이 탑에 넣으면 재미있는 현상이 벌어져요. 원유 속에 섞여 있는 수많은 탄화수소 성분이 기체로 변하는 온도, 즉 ‘끓는점’이 저마다 다르다는 원리를 이용합니다. 증류탑 내부에는 수십 개의 선반이 설치되어 있는데, 위로 올라갈수록 온도가 낮아지기 때문에 기체가 된 성분들이 각 층에서 다시 액체로 변해 고이게 됩니다.
꼭대기 층에서는 가장 가벼운 성분인 액화석유가스(LPG)가 나옵니다. 주로 가정용 취사 연료나 택시 연료로 쓰이죠. 그 아래층에서는 휘발유와 나프타(Naphtha)가 추출됩니다. 휘발유는 승용차의 엔진을 깨우고, 나프타는 석유화학의 핵심 원재료가 됩니다.
조금 더 아래에서는 등유가 나와요. 이걸 정제해서 항공기 제트엔진 연료로 씁니다. 그 밑에선 경유가, 다시 그 밑에서는 대형 선박이나 화력발전소에서 사용하는 끈적한 중유가 나옵니다. 그리고 맨 마지막 바닥에는 도로포장에 쓰는 시꺼먼 아스팔트가 남아요. 버릴 게 하나도 없다는 얘기입니다.
‘산업의 쌀’ 나프타와 에틸렌
이 중에서 나프타는 매우 중요한 재료입니다. 휘발유와 비슷하게 추출되는 투명한 액체인데요, 자동차 연료로 쓰이는 휘발유와 달리 ‘석유화학제품’을 만드는 핵심 원료가 됩니다. 나프타를 다시 한번 800℃ 이상의 고온에서 쪼갭니다. 이를 ‘나프타 분해 공정(NCC)’이라고 합니다. 이 과정을 거치면 탄소 알갱이들이 분해되면서 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔 같은 ‘기초 유분’이 만들어집니다. 특히 에틸렌은 ‘석유화학의 쌀’이라고 불릴 정도로 중요해요. 이 기초 유분을 다시 화학적으로 길게 이어 붙이는 ‘중합반응’을 거치면, 비로소 우리가 아는 플라스틱 알갱이(합성수지)들이 탄생합니다.
투명한 페트병은 에틸렌으로 만든 폴리에틸렌입니다. 반찬통이나 자동차에 쓰이는 내장재 같은 것은 프로필렌으로 만든 폴리프로필렌이죠. 신발 밑창이나 타이어는 부타디엔으로 만든 합성고무로 제작합니다. 심지어 옷감으로 쓰이는 폴리에스터나 나일론 같은 합성섬유도 모두 이 나프타에서 오는 거죠. 그러니 석유가 없으면, 현대문명은 그야말로 올 스톱 상태가 됩니다.
석유는 원유를 추출하는 기술뿐 아니라 이를 가공하는 정제 기술이 중요해요. 한국은 원유를 생산하지 않지만, 전 세계에서 석유제품을 많이 수출하는 국가 중 하나가 됐어요. 석유화학과 관련된 기술이 세계 최고 수준이기 때문이죠.
이렇게 석유가 중요하다 보니 석유를 수출하는 통로는 그 자체로 세계무역을 좌지우지합니다. 이란 전쟁으로 문제가 된 호르무즈해협이 대표적이죠. 석유를 어떤 돈으로 결제하느냐는 기축통화의 기준이 되기도 합니다. 사우디아라비아가 원유를 달러로 결제하기 시작하면서 달러가 기축통화로 더욱 힘을 얻게 되는 것이죠. 석유는 단순한 ‘기름’이 아니라 현대문명의 핵심이자 경제의 중심인 셈입니다.
