요즘 중국으로부터 수입해왔던 요소수의 공급제한으로 인하여 이의 품귀현상과 가격폭등으로 인하여 디젤을 사용하는 자동차의 운행에 차질을 빚고 있습니다. 요소는 주로 비료에 사용되기 때문에 전세계에 무수한 공장이 산재해 있습니다. 그런데도 이는 중국의 무역정책상 횡포에 의한 것으로 에너지 사용에 중요한 원자재를 중국 한나라에 거의 95%이상 의존해 왔기 때문입니다.
우리나라에서 월드컵이 열리던 해 2002년 까지만 해도 남해화학(주)에서 암모니아와 요소를 생산하고 있었는데 비료수요의 감소와 제조원가 가격경쟁력의 한계로 공장을 정지한 후 인도네시아로 공장시설을 매각한 후로는 암모니아와 요소는 전량 수입에 의존해 오고 있었습니다. 당시 암모니아 합성원료는 나프타를 사용하고 있었는데 정유공장 폐가스나 가스유전에서 발생하는 메탄 주성분의 천연가스를 원료로 하는 공장과 제조원가 경쟁을 할 수가 없었기 때문이지요. 남해화학은 우리나라 비료공장 7개 (종합화학 충주/나주공장, 영남화학, 진해화학, 한국비료, 충주암모니니아센터, 남해화학)중의 하나로 우리나라 식량자급을 위한 비료공급을 위해 중화학공업 육성에 중심에 서있던 비료공장들 중 가장 늦도록 가동했었던 공기업이었고 지금은 민영화되어 황산, 질산 등의 제조와 이를 원료로 하는 정밀화학제품을 생산하고 있습니다.
* 요소수에 사용하는 요소의 분자식: NH2-CO-NH2 (분자량:60.0553)
요소수는 증류수에 요소를 32.5% 정도 용해한 수용액으로 디젤자동차의 촉매식 매연저감장치에 공급하기 위해 사용됩니다. 매연저감 목적은 강력한 산화성 물질이고 폐를 손상시키는 발암성 물질이고 지구 온난화지수가 큰 NO, NO2, N2O, N2O3, N2O4 등의 혼합항태를 언급하는 NOx의 제거에 사용합니다.
* 매연저감반응: NOx제거반응은 촉매존재하에서 요소와의 화학반응에 의해 N2와 CO2 Gas로 전환시키는 것입니다. NOx + NH2-CO-NH2 ----(귀금속 촉매)----> N2 + CO2 .....(0)
* 요소의 제조방법은 크게 i) 암모니아 합성 ii) 암모니움카바메이트 합성 ii)요소 전환반응으로 구성됩니다.
i) 암모니아 합성반응:
CnHm (탄화수소) + (n/2)O2 ------>nCO + (m/2) H2 ...............(1) <--Reforming, Partial Oxidation
nCO + nH2O ------------------->nCO2 + n H2 ...............(2) <--Water Gas Shift Reaction, H2, CO2분리
Air ------------------------------>N2 + O2 ...............(3) <--Air Separation
N2 + 3 H2 ----------------------->NH3 .................................(4) <--NH3 Synthesis (Harber-Bosch)
ii) 암모니움카바메이트 합성
NH3 + CO2 <--------------------->NH2-COONH4 ...................(5) <--Ammonium Carbamate Formation (발열)
iii) 요소전환반응
NH2-COONH4 <-------------------->NH2-CO-NH2 (Urea) + H2O...(6) <--Urea Conversion (흡열)
마지막 (5)(6)의 반응공정은 평형반응으로 생성된 요소용액으로부터 물을 제거하여 고온의 액상요소를 냉각하여 작은 구슬모양 요소로 생산됩니다.
최근 소식을 보니 베트남에서 요소를 수입함으로써 공급원을 찾은듯 합니다.
요소만 있다면 이온제거수에 가열하면서 용해하면 쉽게 만들수 있습니다.
<참고> 전세계 요소생산량의 90%는 요소비료로 사용되고 나머지는 의약용, 정밀화학용,등으로 사용된다고 합니다.
특히 암모니아는 수소자동차의 연료로 사용될 가능성이 있기 때문에 암모니아는 장래 새로운 수요가 창출될 수 있습니다. 에너지 원으로 사용되는 기간 원료는 기술과 공장을 확보해 두는 것이 안전합니다.
