세계 석유화학산업은 석유가 최초로 탐사된 이후 60년의 세월이 지나서 시작되었다. 석유화학산업의 초기 형성과정을 보기 위해서는 1879년 록펠러의 미국 스탠더드 오일 지분인수, 그리고 1890년 로열 더치 쉘이 창립되어 석유산업이 본격화되는 시기로 거슬러 올라가야 한다. 초창기 석유는 주로 조명용 연료로 사용되었는데, 당시에는 석유가 거대 산업으로까지 발전하지는 못했다. 이후 1885년 벤츠의 가솔린엔진 개발과 1903년 라이트 형제의 비행기용 가솔린엔진 개발, 1910년대 포드의 자동차 양산 등의 과정을 거치면서 본격적인 대형 석유산업이 구축되었다. 이러한 과정에서 내연기관의 발달로 휘발유 수요는 급증했으나 잉여 중질유의 처리 문제가 대두됐다. 잉여 중질유의 활용 방법을 모색하는 가운데 석유화학 제품 탄생의 서곡이 울린 것이다. 세계 최초의 석유화학제품은 1918년 스탠더드 오일이 열분해가솔린 제조 과정에서 발생하는 프로필렌으로부터 이소프로필알코올을 합성한 것이라고 보는 시각이 지배적이다.(19세기 석탄이나 천연가스로부터 소수의 유기 화합물을 생산하기도 했으나, 본격적인 산업화 단계에는 이르지 못했다)
◈ 석유의 발견과 석유산업 발전
석유를 가리켜 ‘신이 인간에게 준 마지막 선물’, 또는 ‘검은 진주’라고 부른다. 이같은 별칭에 걸맞게 석유는 현대사회에 있어 가장 중요한 에너지로써, 석유 없는 생활은 상상할 수 없을 정도로 우리의 일상생활과 매우 밀접한 관계를 맺고 있다. 석유가 없으면 단 하루도 생활을 정상적으로 영위할 수 없다는 점에서 석유는 현대사회의 ‘혈액’이라고 할 수 있다. 석유는 내연기관의 연료뿐만 아니라 산업용, 가정용 에너지원으로, 석유화학산업의 기초 원료로써 필수 불가결한 기초자원이다. 석유화학산업의 모태가 되는 석유산업은 1859년 8월 27일 미국의 드레이크가 석유 탐사에 성공함으로써 태동하게 되었다. 그러나 이것이 곧 석유화학산업으로 발전되지는 못했다. 20세기 이전까지 화학공업은 주로 석탄을 중심으로 발달했고, 석유는 오직 등유, 연료유의 용도로만 사용되었다. 석유가 현대사회에 없어서는 안될 중요 물질로 부각된 것은 제1 차 세계대전부터이다. 그전까지는 석유의 중요성에 대한 인식이 거의 없었기 때문에, 세계 정세의 패권을 쥐고 있었던 강대국들은 철과 석탄만이 세계 지배의 헤게모니를 장악할 수 있는 경쟁력이라고 생각하여 자원의 확보를 위해 서로 각축전을 벌였다. 그러나 제1차 세계대전을 계기로 석유의 경제적, 군사적 중요성이 점차 높아졌고 이에 따라 석유는 국제정세를 좌우하는 원동력으로 부상하였으며, 이는 국제정세를 불안케 하는 원인으로 현재까지 작용하고 있다. 이처럼 석유가 각국의 이해관계에 큰 영향을 미치자 강대국들은 석유의 중요성을 심각하게 인식하게 되었고, 석유를 다용도로 사용하기 위한 연구에 심혈을 기울이게 되었다. 특히, 20세기 초 미국에서 자동차 대량 생산이 가능하게 됨에 따라 새로이 가솔린 수요가 생 기고, 또 항공기 양산에 따라 다량의 고옥탄가의 가솔린이 요구되자 일반적인 증류법으로는 이들의 수요를 채울 수가 없어 석유를 분해, 개질하는 연구가 시작되었다
2. 개발기(1920~1940)
근대적인 의미의 석유화학산업은 1918년 유니언 카바이드(UCC)의 자회사인 카바이드 앤 카본 케미컬이 미국 스탠더드 오일과 공동으로 올레핀 가스를 이용해 이소프로필알코올을 생산하면서 구축되기 시작했다. 천연가스, 정유폐가스, 코크스가스 부문은 제외하더라도 그 외의 부문은 석유정제로부터 독립된 다계열공정을 이용한 생산구조였다는 점에서 석유화학의 초기 형태라 볼 수 있다. 이후 석유화학제품은 원료에서 출발하여 차근차근 단계적으로 개발된 것이 아니라, 시대 상황에 따라 긴급히 요구되는 물질이 있을 때 그것을 충족 시켜 주는 제품이 다발적으로 개발되었다. 1920년대 비행기와 자동차의 본격적인 보급과 함께 수송기기를 도장할 수 있는 페인트의 용제로써 아세톤이 개발되었고, 1930년대 초에는 자동차 부동액으로 에틸렌글리콜(EG)과 휘발유첨가제(4-Ethyl Lead)가 개발되었다. 1933년 아이씨아이는 실험 중 우연히 고밀도폴리에틸렌(HDPE)을 개발하여 연합군 레이더의 절연성 고주파장치 부품으로 적용하였고, 1935년 천연고무 공급이 어려워진 독일에서 스티렌부타디엔고무(SBR)를 필사적으로 개발하여 중요한 군수물자로 사용되었다. 또한 1937년에는 다우 케미컬이 폴리스티렌(PS)을, 유씨씨는 에틸렌옥사이드(EO)를 개발하는 등 본격적인 석유화학제품 개발 붐이 시작되었다.
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3. 성장기(1940~1970)
1940~1950년대에는 기존의 축적된 기술력을 바탕으로 개발된 제품을 생산하며 보다 경제성 있는 원료를 찾는 상업화 단계에 이르렀다. 또 새로운 제품이 빠르게 개발되면서 상업적 차원의 석유화학산업 시대가 개막되었다. 특히, 2차 세계대전(1939~1945년) 중에는 전략물자로써의 합성고무 생산이 급증했으며, 합성섬유와 합성수지도 본격적으로 개발되기 시작했다. 2차 대전 중에 우수한 절연성과 강도를 인정받은 고밀도폴리에틸렌 (HDPE)은 전쟁 후, 듀폰, 유씨씨, 바스프 등의 기업이 양산설비를 갖추고 생산하기 시작하였고, 1950년대에는 촉매기술의 발전으로 저밀도폴리에틸 렌(LDPE)과 폴리프로필렌(PP) 저압합성법이 개발되면서 합성수지(플라스틱) 대량생산이 본격화되었다. 듀폰이 1935년 나일론, 1942년 아크릴섬유를 개발한 후 1950년대 들어 합성섬유의 본격적인 양산을 시작하였고, 1940년 아이씨아이가 티피에이와 합작으로 폴리에스터를 개발하였으나 상업화는 1953년 듀폰에 의해 실현되었다. 1950년대 이후 선진국을 중심으로 석유화학 소재는 천연소재를 빠르게 대체하기 시작하였다. 이에 따라 1960년대에는 제품별 시장이 점차 커지고 기술이 축적되면서 신제품 개발과 상업화에도 가속도가 붙었으며, 대량수요를 불러올 만큼 상업적 가치가 뛰어난 제품들은 대부분 양산체제를 갖추게 되었다.
4. 성숙기(1970~)
성숙기에 접어든 석유화학산업은 생산과 수요기반이 과거 선진국 중심에서 점차 개도국으로 확산되면서 시장도 세계 전역으로 확대되기 시작하였다. 또한 자동차, 전기·전자, 건설·주택 산업의 성장과 함께 고부가가치 신제품 개발, 기존 제품의 기능 개선이 꾸준히 진행되고 있다. 또한 지속적인 연구개발로 초기에 비하여 훨씬 더 경제적인 신공정이 등장하고 있다.
◈ 세계 석유화학산업의 구조 변화
1980년대 초까지 세계 석유화학산업은 유럽, 미국, 일본 등의 선진국이 주도하는 분야였다. 이들 지역은 석유화학산업 초기부터 주요 석유화학제 품 공정기술 개발뿐만 아니라 관련 산업에의 적용을 통하여 석유화학제품의 생산과 수요에서 압도적인 위치를 점하였다. 1983년을 기준으로 이들 선진국은 세계 석유화학제품 총생산의 70%, 총수요의 76%를 점유하여 세계 시장의 수급과 가격을 선도하였다. 이러한 산업구도는 1990년을 전후하여 한국, 대만 등 개발도상국과 중동의 산유국들이 석유화학산업에 적극 진출하면서 변화가 일기 시작하였다. 이후 1990년대 중반부터 동남아의 석유화학산업 자급화가 시작되면서 개도국 중심의 성장이 본격화되었다. 2000년대 들어서는 사우디아라비아를 중심으로 하는 중동 국가들이 강력한 원가경쟁력을 가진 에탄가스를 기반으로 대폭적으로 석유화학 신규설비를 가동시키면서 세계 석유화학산업에 영향력을 확대하기 시작하였고 중국도 연간 8% 이상의 높은 경제성장률과 풍부한 자국 수요를 바탕으로 본격적인 자급화를 추진하면서 석유화학 시장의 새로운 강자로 부상하였다. 아울러 고유가가 본격화된 2005년이후에는 셰일가스, 석탄 등 비전통 에너지의 개발이 확대되면서 기존 석유계 원료 보다 높은 경제성과 원가 경쟁력을 바탕으로 미국과 중국에서 설비투자가 활발히 추진되면서 이들 프로젝트가 본격 가동되는 2017년 이후부터는 다시 공급과잉 구조로 전환될 것으로 전망되고 있다. 한편 수요 측면에서는 과거에 성장을 주도하던 유럽과 미국, 일본에서는 크게 둔화된 반면, 빠른 경제성장과 함께 중국의 석유화학제품 수요가 빠르게 증가하였다. 오늘날엔 중국을 중심으로 한 아시아가 세계 석유화학제품 수요성장의 중심축으로 부상하였다. 석유화학산업에서 중국은 미국에 이은 두 번째로 큰 수요시장이자, 최대 수입국이다. 석유화학산업에 대한 정책적인 육성과 활발한 설비투자에도 불구하고 2014년 중국의 석유화학제품 자급률(합성수지 등 3대부문 기 준)은 79% 수준에 그치고 있으며, 중장기적으로 수입이 계속될 것으로 전망 되고 있다. 이에 따라 중국은 세계 석유화학 시장에서 중요한 성장동력으로서의 역할을 하고 있으며, 당분간은 세계 과잉물량을 흡수하는 역할을 지속할 수 있을 것으로 보인다. 향후 석유화학시장은 중국의 수요 성장 속도와 자급률, 미국의 셰일가스 기반 석유화학 프로젝트 추진 속도에 따라 좌우될 전망이다.
