수첨석유수지 시장
글로벌 1위를 향해 달려가다
한화솔루션㈜
아기 몸에 맞추어 기저귀를 고정하는 접착 부분 등 위생용이나 식품용에 사용되는 접착제는 고품질과 안전성이 고도로 요구되는 것은 물론, 내열성, 내광, 냄새, 색상품질, 독성 등이 해결된 재료로 만들어야 하는데, 이를 위해 접착용 기본 수지에 첨가하는 특별한 수지를 ‘수첨석유수지’라 한다. 이미 시장을 선점하고 있는 리더들과는 차별되는 독자방식의 기술혁신과 사업화 주도 방안까지 동시에 추진하고 있는 한화솔루션㈜(이하 한화솔루션)의 통합형 혁신 사례를 소개 한다.
독자적인 기술혁신을 넘어 사업 성공까지
석유수지(Petroleum Resins)는 나프타 분해에서 생성된 혼합물 중에서 C5 및 C9으로 구성된 올레핀 성분을 분리하여 정제하고, 이를 원료로 사용하여 열 또는 촉매 하에서 중합하여 제조한 고상의 열가소성 수지이다.
위생용과 식품용에 사용되는 접착제는 고품질과 안전성이 요구되므로, 고온고압으로 수소를 첨가해 안정화 처리하는데 이를 ‘수첨석유수지(H-HCR)’라 한다. 즉 ‘수소첨가 석유수지’는 수소를 첨가하는 과정에서 원래 가지고 있던 냄새와 색깔, 독성이 사라져 무색투명의 색상과 빛과 열에 대한 안정성이 개선된다.
위생제품용 점접착제의 휘발성 유기화합물 발생과 같은 생활 안전성 이슈가 커지고 있는데, 수첨석유 수지 제조기술은 엑슨모빌(Exxonmobil), 이스트만 (Eastman) 등의 시장선도 기업들이 핵심기술을 점유하고 독점적 사업지위를 유지하기 위해 라이선싱을 하지 않고 있어 자체 기술개발이 필요하다.
선도 기업들이 사용하는 유사 촉매를 수배하여 확보한 후 반응기술 개발에 집중하는 것이 수지사업을 하는 일반적인 방법이지만, 한화솔루션의 경우는 기술개발의 핵심이 되는 수소첨가 촉매를 고가의 귀금속을 사용하는 대신 일반 금속인 니켈계 촉매(NiS)로 대체하는 방법을 찾고 반응 조건을 최적화하는 것은 물론, 고정층 반응 방식을 답습하는 대신 자체 개발한 연속공정으로 설계함으로써 우수한 생산성 방식을 안정화시켰다. 물론 수첨석유수지가 가져야 하는 투명, 내열안정성, 무독성 등 기본적인 물성은 선도기업의 수준을 뛰어넘는 수준이다.
기술혁신 성공 요인
1) 수천 회 이상의 실험을 효과적·효율적으로
한화솔루션은 선도 기업이 개발하지 못한 니켈계 촉매를 개발하기 위해 수지 반응조건을 설정하기 위한 수천 회의 실험이 필요했고, 한정된 연구인력, 자원과 시간 내에서 성과를 내는 데에 실험계획법의 활용이 결정적이었다.
2) 개발 과정과 결과를 공유함으로써 연구조직의 시너지 도출
한화솔루션은 촉매개발, 중합 관련 반응조건 설정, 공정설계 관련 핵심기술 확보가 사업의 성패를 가름할 수 있으므로, 공동의 목표 아래 전 연구원이 각 분야의 목표달성을 위한 수많은 실험을 통해 니켈계 금속을 사용하면서도 귀금속 이상의 선택도를 갖는 촉매를 개발하였으며, 이를 연속식 슬러리 수첨에 적용하는 반응기술도 동시에 개발하여 실시간으로 결과를 공유함으로써 개발의 효율을 높였다.
또한 상업 운전 시 발생할 수 있는 모든 변수에 대비해 그 영향을 조사하고 최적의 운전 방법을 설계하였다. 축적된 고온고압 수첨공정기술 노하우는 공장 건설단계에서 상업공정 개발 리스크를 상쇄할 수 있었다. 이와 같은 종합적인 노력과 공유의 결과는 연간 5만 톤 규모의 수첨석유수지 상업공정을 자체기술로 개발 및 설계, 건설하여 성공적으로 가동할 수 있게 하였다.
3) 기술혁신에서 사업화 성공까지 토털 솔루션
한화솔루션은 시장선도기업의 기술방식을 답습하는 대신 핵심기술이 되는 일반금속계인 NiS 촉매를 개발하고, 수지 반응조건도 설정한 후 연속식 슬러리 수첨설계 등의 공정설계까지 커버하면서 기술혁신에 머무르지 않고 개발 초기부터 사업 성공까지를 감안한 ‘토털 솔루션’을 기획하고 실행하여 사업 성공을 이룰 수 있었다.
현재 글로벌 탑티어인 헨켈(Henkel), 보스틱 (Bostic), 풀러(Fuller) 등 해외 주요고객을 포함하여 미국, 유럽, 중국, 중동 등으로 제품의 대부분을 수출하고 있고, 이를 바탕으로 상업공장 가동 첫 해부터 50% 이상의 가동률과 5백억 원 이상의 매출을 달성하였으며, 중국산 저가제품이 다량 유입되는 어려운 시장 상황에서도 2021년부터는 1천억 원 이상의 매출 달성이 가능할 것으로 기대된다.
윤경준 상무
한화솔루션㈜
한양대학교 화학과를 졸업하고 한화솔루션에 입사하여 현재 상무 직책으로 연구업무를 수행하고 있다. 주요 연구 분야는 PVC, 친환경 가소제, 석유수지제품 제조 및 공정이다. 2018 년 친환경 가소제 제품개발로 장영실상과 화학산업유공자 장관표창을 받았으며, 2020년 석유수지제품으로 장영실상을 받았다.
글/남태영 대표(SBI Consulting Korea)
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