Intro
벤젠의 유도품이자 스티로폼, 합성고무, 합성수지에 주 원료로 사용되는 '스티렌 모노머(Styrene Monomer)'에 대해 상세하게 알아보겠습니다.
계통도, 국내 생산능력(Capa), 생산공정에 대해 함께 알아보고 SM 심화편 및 유도품 종류와 용도, 특징에 대해서도 확인해 보겠습니다.
★ [석유화학] '벤젠(Benzene)'에 대해 알아보자 -1편
★ [석유화학] '벤젠(Benzene)'에 대해 알아보자 -2편
▤ 목차
'스티렌 모노머(Styrene Monomer)'에 대하여
☞ 유기화합물로서 벤젠 분자의 하나의 수소 원자가 피펫형 구조의 벤젠 화합물로 대치된 형태
☞ 무색이거나 연한 노란색의 액체로서, 점도가 낮으며 특유의 향미를 가지고 있음 (벤젠과 유사한 냄새)
☞ 가연성 물질로 화재나 폭발의 위험성이 높은 물질
☞ 유기 용매로 휘발성 유기 화합물(VOC)에 속함
☞ 스티렌 → 부타디엔 → 스티렌(SBS) 고무와 같이 탄성을 가지는 제품을 생산하는 원료로 사용
☞ 스티렌 → 아크릴로니트릴(AN) 고무는 내열성이 좋은 실용적인 기능성 고무를 제조하는 원료로 사용
☞ 스티로폼, 합성수지, 접착제, 도료, 표백제 등 다양한 산업에서 사용중
'스티렌 모노머' 계통도 및 국내 생산 능력
☞ 스티렌모노머(SM, Styrene Monomer)은 PS(폴리스티렌) 및 ABS (Acrylonitrile Butandiene Styrene)의 원료로 사용
☞ SBR, EPS, SB Latex, 도료 등의 합성수지 및 합성고무 원료로도 사용
☞ 국내 제조사는 한화토탈, LG화학, 롯데케미칼, SK PIC Global, YNCC, SK지오센트릭이 있음
☞ LG화학의 경우 ABS(Acrylonitrile Butandiene Styrene) 제조를 하기 때문에 자체 원료용으로 대부분 사용
☞ 24년 4월 기준, LG화학 대산공장 23년 상반기 가동 중단 후 플랜트 철거 작업 진행 (대산 18만톤, 철거작업 완료)
'스티렌 모노머' 생산 공정
☞ 벤젠과 에틸렌을 원료로 알킬화 반응에 의해 에틸벤젠을 생산하고, 그 에틸벤젠을 탈수소화하여 스티렌모노머(SM)를 생산함
☞ 폴리머 합성제품 생산을 위한 중간 원료이며 주 용도는 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 발포폴리스티렌(EPS), 플라스틱류의 원료로 사용
√ 에틸벤젠(EB) 제조 공정
벤젠과 에틸렌을 촉매반응에 의해 에틸벤젠 및 부산물을 생산하는 반응계와 미반응 에틸렌, 벤젠 기타 부산물로부터 고순도의 에틸벤젠을 분리하는 정제계, 그리고 반응기 촉매를 재생하기 위한 재생계로 구성
√ 스티렌모노머(SM) 제조 공정
에틸벤젠(EB) 제조공정에서 생산된 에틸벤젠을 고온의 희석증기 존재하에 고정상 촉매층을 통과시켜 탈수소 반응을 일으키는 반응계와 반응기를 거쳐 나온 반응기 출구물질(중간생산물)인 조스티렌(CRUDE STYLENE)으로부터 고순도의 스티렌모노머(SM)를 분리하기 위한 정제계로 구성
'스티렌 모노머' 심화편
☞ SM(스티렌모노머) 제품의 경우 열에 민감하기 때문에 특히 여름철 저장 탱크 보관시 온도 조절이 필수적이며, 가스 배출관도 확인을 잘 해주어야 함 (드럼의 경우 햇빛을 받지 않는 곳에 보관하며 빠른 사용이 필요)
☞ 고온에서 급속하고 폭발적인 중합 반응으로 열과 압력이 발생하는데 폭발성이 아주 높기 때문에, 온도가 높거나 가스 배출관이 막힐 경우 심각한 폭발이 이루어질 가능성이 높음
☞ 장기 보관 시 중합방지제(Inhibitor, TBC)를 적절히 투입하여 경화 작용(굳는 현상)을 방지함
☞ 해외 SM 수출 시 거리 및 기간에 따라 중합방지제를 투입 하여야 하며, 수입 시 먼 거리에서 오는 제품에는 중합방지제가 다량으로 투입되어 있음
☞ 2019년 9월 울산 동구 염포부두에서 폭발한 선박화재의 원인으로 스티렌모노머(SM) 확인
☞ 에틸렌, 벤젠의 가격 영향을 받으며, 특히 벤젠 가격에 따라 생산 및 이익 Spread 가 결정됨
※ 국내외 주요 SM 상황
☞ LG화학은 SM(Styrene Monomer)을 ABS(Acrylonitrile Butandiene Styrene) 원료용으로 투입하고 일부 상업 판매를 했으나 중국 기업의 저가 공세로 수익 악화가 불가피해짐에 따라 가동 중단을 결정
☞ LG화학 대산공장 23년 상반기 가동 중단 후 플랜트 철거 작업 진행(대산 18만톤, 철거작업 완료) 및 생분해·바이오 원료 생산설비로 전환중
☞ 여수 공장의 경우 50만톤 플랜트를 가동하고 있으나 23년부터 시황 악화로 가동을 이미 중단한 상태로 24년 3월 말 가동을 전면 중단할 것으로 예상
☞ LG화학은 ABS(Acrylonitrile Butandiene Styrene)를 생산하기 위한 SM(Styrene Monomer) 원료를 여수 산단지역의 YNCC 등 일부 업체에게 공급을 받기로 협의가 됨
☞ 중국은 2020년부터 Zhejiang 및 Hengli Petrochemical 등 자급화를 위한 대규모 신규 플랜트 가동에 나서며 SM 생산능력을 대폭 확대함 (22년, 23년 각각 300만톤 이상 신증설 프로젝트 추진)
☞ 한국은 중국에 SM 주요 수출국이었으나, 2018년 중국이 반덤핑 조치를 각 업체별로 시행하며 17년 114만톤에 달하던 수출량이 33만톤까지 감소하게 됨 (한화토탈 7.8%, 여천NCC 7.8%, 롯데케미칼 8.4%, LG화학 8.0%, SK지오센트릭 8.0%, 기타 8.4%)
☞ 이후 점차 감소하여 20년 19만톤, 21년 6만톤, 22년 6천톤, 23년 7톤으로 감소함 (17년 대비 99% 이상 감소)
☞ 현재 중국은 SM 수입국에서 생산 과잉으로 인해 수출국으로 전환되었고, 한국 시장으로 수출함
☞ 중국을 제외한 다른 국가들은 공급 과잉 심화에 맞추어 22년 감산 및 가동 중단을 단행했고, 23년에도 수급 조정을 진행
☞ 대한민국 SM 시장은 전후방 산업의 수요 부진에 따라 침체를 거듭하고 있으며, 특히 중국 경제가 살아나지 못함에 따라 Downstream부분의 PS(Polystyrene), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 수요가 급격히 위축되었기 때문임
☞ 국내 생산량도 18년부터 지속적인 감소세로 돌아선 후 5년간 30% 이상 급감함
☞ 일본은 '타이요 오일(Taiyo Oil)' 22년 업체의 생산 가동 중단을 진행, 이데미츠코산(Idemitsu Kosan)도 24년 3월 가동 중단 및 철수 결정
☞ 국내 '헬름코리아' 업체에서 23년부터 카타르에서 SM을 정기적으로 수입(BULK) 및 내수 시장에 공급을 시작하여 내수 시장을 혼란스럽게 하였으며, 24년에는 카타르 대신 중국 SM을 수입하여 내수 시장에 공급하고 있음.
주요 제품의 종류와 용도
01 PS (Polystyrene, 폴리스티렌)
- 스티렌모노머(SM)를 중합하여 제조하는 열가소성 수지로서 고체
- 범용(GP), 고강도(HI), 발포성(EPS) 등이 있음
- 가전제품의 케이스 및 부품, 유제품 용기, 단열재나 발포 포장재, 충격완충재(EPS) 등의 원료로 사용
02 EPS (Expandable Polystyrene, 발포폴리스티렌)
- 우리 주변에서 흔하게 볼 수 있는 '스티로폼'
- 폴리스티렌수지에 펜탄이나 부탄과 같은 발포제를 첨가시켜 제조함
- 탄력성 우수, 파손의 우려가 적어 취급이 용이하고 가격이 저렴함
- 일반 건축용 단열재, 외단열, 샌드위치판넬 제조용 심재 등의 용도로 광범위 하게 사용
03 ABS (Acrylonitrile Butadiene Styene, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌)
- 옅은 아이보리 색의 고체
- 부타디엔과 아크릴로니트릴(AN), 스티렌을 중합하여 얻어지는 공중합체 열가소성 수지
- 착색이 용이하고 표면광택이 아름다움
- 기계적, 전기적 성질 및 내약품성이 우수
- 가전제품의 하우징, 냉장고 내장재, 자동차 부품, 잡화 등의 원료
END
벤젠의 유도품이자 스티로폼, 합성고무, 합성수지에 주 원료로 사용되는 '스티렌 모노머(Styrene Monomer)'에 대해 상세하게 알아보았습니다. 유도품은 벤젠과 같이 ABS, PS, EPS가 있었으며, 다양한 용도로 사용되고 있다는 것을 확인했습니다.
화학산업에서 다양한 폴리머 용도로 사용되지만, 유출 사고 시 많은 피해를 주는 유독물질인 스티렌 모노머는 관리와 취급에 있어 주의가 필요합니다. 그래서 수출입 시 중합방지제 및 온도에 특히 신경을 써야합니다. 소량만 유출되어도 인체에 치명적이기 때문에 관련 산업에 종사하시는 분들은 특히 안전에 주의하셨으면 좋겠습니다.
계통도, 국내 생산능력(Capa), 생산공정, 유도품 종류와 용도, 특징에 대해 조금이나마 이해와 도움이 되셨기를 바랍니다.
※ 본 내용들은 다양한 사이트에서 내용을 발췌하여 개인 공부용으로 정리했습니다. 스티렌모노머 및 생산제품과 관련된 표(제조사, Capa(단위 : 1KT), 점유율)는 석유화학편람 및 기타 자료를 참고하여 직접 작성하였습니다.
