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당신이 온종일 쓰고 있는 플라스틱의 원료인 석유화학 산업의 쌀 ‘올레핀’, 화학의 짧은 역사와 함께 실존 플라스틱 노가리를 풀어보자.

인류가 돌로 동물들을 때려잡아 먹던 시절, 가장 먼저 알게 된 화학적 현상은 불의 ‘연소현상’이었다.
불을 사용하기 시작한 인간은 자연에서 주도권을 잡기 시작했고, 모여 앉아 삼겹살에 돼지껍데기도 구워먹으며 원하는 걸 하나씩 저질러나갔다.

납이나 구리같이 값싼 물질을 금으로 만드는, 비록 무모했지만 도전할 수밖에 없었던 연금술도 시도했다. 아쉽게도 금은 얻지 못했지만, 금보다 더 귀한 여러 화학적 지식과 노하우를 챙겼다.
그렇게 차근차근 화학적 지식을 쌓고 있던 중, ‘존 돌턴’ (영국 화학자, 1766~1844)이 원자설을 처음으로 제창하면서 근대 화학을 확립했다.

그 후 많은 실험결과가 축적되며 물질을 구성하는 원자의 속성을 이해하게 되고, 그 원자들이 어떤 식으로 분자를 구성하는지, 서로 어떻게 상호작용하는지 이해하게 되었다.
결국 원자와 분자를 더 잘 다루게 되면서 여러 물질을 더 값싸게 더 많이 만들었고, 새로운 물질도 거침없이 만들면서 화학은 꽃을 피우게 된다.

시간이 지나 상업도 함께 발달하며 화학 제품의 수요는 기하급수적으로 증가하게 되었다. 그런 수요를 언제나 충족시켜주었던 과학자들, 다양한 화학합성 물질을 개발하며 인류의 삶도 윤택하게 만들었다.
특히 여러 합성 물질들 중 플라스틱은 값도 싸고 가공도 쉬워, 대부분의 일상용품에 빠지지 않고 사용된다.

현재 우리의 하루를 오전부터 밤까지 되돌아 보자.
불 켜는 스위치, 샴푸통, 안경, 비닐, 과속방지턱, 페트병 뚜껑, 볼펜, 테이프, 투명 우산, 도시락 케이스, 폰 충전기, 루~~루~ 루~ 쓰는 물건 중 플라스틱이 안 들어간 물건을 찾기 힘들 정도다.

플라스틱은 1856년 영국의 과학자 알렉산더 파크스 Alexander Parkes (1813~1890)에 의해 처음 개발되었다.
처음에는 너무 비싸고, 만드는데 오래 걸리고, 불까지 잘 붙어서 파크스가 차린 회사는 바로 쫄딱 망해 버렸다.

그 후 이 플라스틱 시장에 재도전한 자가 있었으니, 존 하얏트 (미국 공학자, 1837~1920).
당시 한창 인기였던 당구공을 만들어 상업화에 성공했다. 그 시절 귀한 코끼리 상아로 만들어졌던 당구공을 대체한 것이었다.
이후 틀니, 피아노 건반 같은 물건으로 플라스틱의 활용 범위를 확장해서 본격적으로 플라스틱의 시대가 시작되었다.

최근 100년간 다양한 수요에 따라 PET, PE, PVC, PS 등, 거북 등껍질 같은 새로운 구조의 다양한 플라스틱이 개발되고 사용됐다.
플라스틱은 원유에서 추출된 원료로부터 만들어진다. 원유 정제 과정에서 다양한 화학물질이 추출되는데, 이중 몇 가지 원료를 결합하여 고분자 화합물로 만든 것이 바로 ‘플라스틱’이다.

원유에서 추출되는 플라스틱의 정말 중요한 원료를 하나만 소개해보자. 바로 석유화학 산업의 쌀, ‘올레핀’.
올레핀은 탄소 간 이중 결합 구조를 띠고 있는 화합물로 지방족 불포화 탄화수소를 총칭한다. ‘알켄’이라고도 불린다.

올레핀을 통해 만들어진 플라스틱은 여러 일상용품을 포함해서 자동차, 전자, 건설, 제약, 의류 소재 등 거의 모든 분야에서 사용된다.
이 올레핀의 중요한 화학반응인 ‘올레핀 복분해 반응’을 밝혀낸 3명의 과학자는 2005년 노벨화학상을 수상했다. 스웨덴 왕립과학원은 수여 이유로, 올레핀 복분해 반응은 유기화학에서 가장 중요한 반응 중 하나라며, 새 분자 합성의 판타스틱한 기회가 열렸다고 평했다.

복분해 반응은 멀쩡히 있던 두 분자의 원자가 서로 바뀌는 신기한 반응이다. 너무 신기해서 자세히 들여다보고 원인을 밝혀보니, 촉매가 두 분자를 합쳐서 다시 갈라놓는 일을 한 것이었다.
화학에서는 금속 촉매가 2:2뿐만 아니라 4:4, 17:1 등 다양한 자리를 마련해 다양한 화합물을 만든다.

이런 올레핀 복분해 반응을 통해 플라스틱은 물론이고, C형간염 치료제와 같은 약까지 개발되었다. 복분해 반응은 효율이 높고 믿을만한 반응이다. 선택적이고 친환경적인 화학반응이기 때문에, 이런 반응의 발견과 촉매의 개발은 현대 화학의 엄청난 성과였다.

이 복분해 반응의 기반인 올레핀이 가장 많이 사용되는 형태는 폴리에틸렌(PE) 플라스틱이다. 이미 전 세계에서 1년에 1억 톤이 소비되고 있다.
매년 성장하고 있어서 수요 증가를 공급이 충족하지 못하고 있는 실정이다.

우리나라가 원유를 100% 수입하고 있는 상황에서, 원유로부터 나온 재료로 만드는 플라스틱 수요까지 늘어나고 있는 것이다. 비록 우리가 비산유국이지만 인재가 많은 나라, 정유 분야에서 세계 6위 수준의 정제능력을 가지고 있고, 단일공장 기준 가장 큰 정유공장 5 곳 중 3 곳이 국내에 위치해 있다.

멋지고 대단한 대한민국의 인력과 정유 정제 인프라를 보유한 상황에서 플라스틱의 원료이자 석유화학 산업의 쌀 ‘올레핀’을 모두 수입하면서 지켜보고만 있을 수는 없었다.
GS 칼텍스가 올레핀 사업에 진출, 2조 7천억 원을 투자해 2021년 상업 가동을 목표로 연간 에틸렌 70만톤, 폴리에틸렌 50만톤을 생산할 수 있는 올레핀 생산시설을 전남 여수에 짓기로 했다.

기존의 정유공정에서 발생하는 LPG나 부생가스 등 다양한 부산물을 활용할 수 있어, 경제성과 수율이 극대화된 생산 시스템이다.
가까운 미래에 이 공장에서 생산된 올레핀을 활용한 제품들이 우리 생활 곳곳에 녹아들 것이다.

역사적으로 인간이 끊임없이 가졌던 물건에 대한 욕구, 그리고 그걸 항상 충족시켜주었던 과학자와 공학자들, 역사 속에만 있지 않고 지금도 우리 곁에서 묵묵히 일하고 있다.
<Unrealscience>를 참고