화학산업의 발전전략과 정책

박준형

대림산업(주)

Development Strategy and Policy for Chemical Industry

J. H. Park

Daelim Industrial Co., Ltd.

1. 화학산업이란?

오늘날 첨단기술은 눈부시게 발전하고 있으며 이들은 서로 결합하고 있다. 옛날에는 화학, 물리학, 생물학 사이에 분명한 구분이 있었다. 화학은 물질 및 분자의 반응성을, 물리학은 물체의 역학적 및 전자기학적 성질을, 생물학은 생명을 연구하는 학문이었다. 그러나 지금의 상황은 달라졌다. 화학의 범위는 이제 물리적 성질을 연구하고 생명의 신비를 푸는 것 뿐만 아니라 생명의 창조에도 관여하는 추세에 있다. 그러나 학문은 나름대로 명확한 정의가 있고 바뀌지 않는 기본원리가 있다. 화학은 새로운 분자나 물질을 합성하고, 그들의 새로운 성질과 반응성을 연구하는 것이다. 과학기술 분야의 결합이 진행될수록 화학은 모든 자연과학의 기초로서 최첨단 기술 분야의 기초와 기반을 구축하는 데 중요한 역할을 하고 있다.

화학산업의 모태는 연금술이다. 돌이나 흔한 금속을 이용하여 금을 만들어 보겠다는 허황된 생각에서 출발된 연금술은 기원전 중국과 인도에서 시작되었으며 그 후 세계 학문의 중심지인 이집트를 거쳐 유럽으로 전파되었다. 연금술은 순수한 과학이 아니라 종교와 결합된 신비한 지식으로 인식되어 유명한 과학자 뉴튼도 말년에 연금술에 매달리게 했다. 연금술의 이론적 바탕은 아리스토텔레스가 주장한 원소 변환설이었으며, 18세기 돌턴의 원자설이 확립되기 전까지 수많은 과학자의 마음을 사로잡았다. 화학산업의 역사는 이런 연금술사들이 금을 만들어 내려는 과정에서 기초지식이 쌓여 이룩된 것이다.

화학산업은 크게 석유화학산업, 정밀화학산업, 화학섬유산업, 고무 및 플라스틱 제품산업으로 구별할 수 있다. 화학산업의 역사는 산업혁명 이후 인류의 생활을 풍요롭게 하는 데 커다란 흔적을 남겼다. 공업화학이라 일컬어지는 이 행진의 시작은 1885년 현재 레이온으로 알려진 니트로셀룰로오스의 공업화였다. 프랑스 샤르도네는 공업화학의 창시자로 인조 섬유공장을 프랑스와 헝가리에 세웠다. 베이클랜드는 1906년 페놀과 포르말린으로부터 페놀수지(베클라이트)를 만드는데 성공하고 회사를 설립하여 플라스틱 공업의 선구자가 되었다. 무기화학 분야에서는 이보다 앞서 벨기에 공업화학자 솔베이가 탄산수소나트륨(소다)의 경제적인 제조법을 발견하고 1861년 특허를 얻어 소다 제조의 공업화를 이룩하였다. 또, 독일의 화학자 하버는 질소와 수소로부터 철 촉매를 사용하여 암모니아 합성법을 개발하였다. 독일은 세계 1차 대전 중에 하버법을 활용한 암모니아와 질산을 통해 화약을 제조하여 2년 이상이나 대전을 계속할 수 있게 되었다.

2. 화학산업의 필요성

화학은 인류의 생활을 더욱 안정하고 윤택하게 만들기 위하여 반드시 필요한 현대 과학의 핵심 분야이다. 의약품을 개발하고 값싸게 생산하는 기술을 제공하여 질병의 고통으로부터 해방시키고 있다. 플라스틱이라는 합성 고분자 물질은 의류, 생활용품, 첨단소재 분야에서 없어서는 안되는 존재로 점차 그 기능과 영역을 넓혀가고 있다. 또, 하버에 의한 화학비료 발명과 농약개발로 식량 생산량을 획기적으로 증가시켜 60억이 넘는 인구가 지구상에서 살아갈 수 있는 기본적인 환경을 제공하였다. 화학은 나노미터(10-9m)로부터 마이크로미터(10-6m)의 세계를 규명해 준다. 분자에서 분자 집합체의 이 영역은 바이러스와 적혈구, 초미립자의 크기, 생체 막이나 증착막 등 초박막의 두께에 해당한다. 물질의 구조를 인식하거나 그것을 제어할 때도 나노,마이크로의 자를 사용하는 시대가 되었다. 또한 현대 화학은 인간의 질병 중에서 현재 가장 높은 사망률을 유발시키는 암이 화학과 어떤 관계가 있는 지를 많은 연구를 통해서 밝혀왔다.

합성화학은 자연에 존재하는 것과 똑같은 것을 인위적으로 만들려 했던 데서 비롯된다. 지금은 우리가 화려한 색상의 옷을 입고 있지만 염료의 물질규명이 이루어지기 전에는 자연산 염료를 이용하여 아주 소수의 사람들만이 이런 옷을 입을 수 있었다. 이제 한단계 나아가 자연에 존재하지 않는 인공물질을 만들어 내고 있으며, 분석기술의 발달로 물질의 구성원소 비율과 구조를 알게 되었고, 이제 어떤 물질도 분자 수준에서 구조를 결정하고 합성하는 일이 가능하게 되었다. 정교하게 만들어진 합성 분리막은 신장병을 치료하게 하였으며, 불치병 등에 대한 새로운 치료법이 개발되고 있다.

재료분야에서 화학은 매우 놀랍게 발전하고 있다. 원자, 분자, 이온 등을 일정한 규칙에 따라 2차원 또는 3차원 구조로 배열하여 새로운 성질의 새로운 재료를 만든다. 일렉트로닉스 분야에서 사용되는 재료들은 이러한 기술로 만들어지는 것이 많다. 반도체를 초박막으로 하여 일렉트로닉스 디바이스(electronics device)를 만드는 과정은 물리와 화학의 첨단기술이 집약된 것이다. 플라스틱 재료는 80년대 들어 철제 재료보다 더 많이 사용하는 재료가 되었다. 우수한 성질과 싼 값 때문에 그 소비량은 지속적으로 늘고 있다. 1933년 영국 ICI사에 의해 개발된 폴리에틸렌이 그중 소비량이 가장 많다. 플라스틱은 포장용 필름０쓰레기 봉투０쇼핑백０비닐하우스 등 농업용품, 전기줄０파이프０특수섬유 및 기타 다양한 가정용품 제조에 사용되고 있다２

3. 한국 화학산업의 위상

전세계 화학산업의 시장규모는 2천년에 1조 8천억 달러에 달할 것으로 추정된다. 한국 화학산업의 생산액은 97년 기준 57조원으로 제조업 총 생산액의 13%를 차지하고 있다. 지난 5년간 연평균 14.2%로 제조업 전체 성장률 13.9%보다 앞서고 있다. 석유화학 산업면에서 살펴보면 반도체, 자동차, 철강, 섬유직물과 함께 5대 수출산업의 하나로 98년 기준 국내 총 수출의 5%를 차지하고 있다. 석유화학 산업은 생산외형면에서 에틸렌 기준 세계생산량의 5.5%를 점유하여 세계 3위의 규모다.

한편, 세계 화학산업의 구조는 빠르게 바뀌고 있다. 석유화학과 같은 범용 화학제품의 성장세는 둔화하는 반면 정밀화학과 같은 특화제품은 빠르게 성장하고 있는 추세다. 또, 생활수준 향상에 따라 고성능, 고기능 제품에 대한 수요가 증가하고 있다. 선진 화학산업은 특화품의 생산비중이 50%를 상회하는 반면 우리나라는 평균 20% 미만인 실정이다. 선진 화학기업에서는 기술발전을 바탕으로 고부가가치 제품개발이 활발하게 진행되고 있으며, 기술제휴 등을 통해 특화기술의 독점체제로 나아가고 있다. 또, 전략적 제휴 합병을 통한 규모의 경제 실현과 선택과 집중을 통한 업종별 전문화가 갈수록 대규모로 진행되고 있는 상황이다.

다음으로 석유화학 산업을 중심으로 우리나라의 경쟁력을 살펴보자. 우리나라 석유화학 산업은 기술의 국제화로 품질차이가 적어 가격이 경쟁력의 관건이 되면서 주요 개도국의 자급률 향상으로 수출채산성이 떨어지고 있는 실정이다. 우리나라가 강점으로 가지고 있는 낮은 생산비용과 운임은 구미 및 일본 석유화학 기업들이 중동, 중국 및 동남아 각지에 직간접적으로 설비투자를 추진하고 있어 향후에는 가격경쟁력 측면에서 큰 강점을 가지기 어려울 전망이다. 규모의 경쟁력 측면에서도 PVC, ABS, TPA 등 일부 품목을 제외하고는 세계 10대 기업과 규모차이가 큰 수준이다. 90년대 들어 세계적으로 규모의 경제실현을 위한 활발한 M&A와 대규모 신증설을 함께 추진하는 가운데 국내산업의 구조조정은 미미한 실정이다.

기술경쟁력 측면에서 생산기술은 선진국과 경쟁관계에 놓여 있지만 신제품 개발과 고부가가치 기술은 매우 열악한 여건에 놓여 있다. 석유화학의 가치연쇄상 부가가치 창출 위치는 신물질 개발, 공정개발, 플랜트운전, 마케팅으로 볼 수 있다. 우리나라 기업은 부가가치 비율이 떨어지는 플랜트운전, 마케팅 부문에 치중된 사업구조를 가지고 있다. 범용제품의 생산기술은 선진국에 비해 80-90 수준으로 큰 차이가 없지만 기초공정기술과 촉매기술은 30-50으로 매우 뒤떨어져 있는 실정이다. R&D 투자비율 측면에서도 한국은 매출의 1-2%에 불과하지만 미국이나 구미 국가에서는 4-6%로 큰 차이를 보이고 있다. 특히 최근 선진 화학기업들은 연구개발 강화, 고급기술 해외이전 회피, 고부가가치 기술보유 기업간 기술제휴 확대 등으로 기술독점 및 후발기업과의 기술차별화를 추진하고 있다.

4. 미래 화학산업의 방향

과학기술의 발달에 따른 새 원리나 기술은 이제까지와 마찬가지로 인류의 평화와 복지에 기여해야 한다. 화학과 화학기술은 지금까지 인류의 생활을 풍요롭게 하는 데 대단히 큰 공헌을 하였다. 미래의 화학산업은 생명의 원리 규명, 신소재 연구, 무한한 에너지 개발 등을 통해 삶에 대한 우리의 방식과 생활을 획기적으로 바꾸게 될 것이다.

1) 환경오염 대책

화학산업의 발달과 함께 환경오염에 관한 불행한 일들이 생겨 화학산업이 나쁜 이미지를 가지게 되었다. 화학 제품의 오용과 남용으로 인한 환경 파괴로 사회적인 위기를 맞이하게 된 것이다. 공해를 배출하는 많은 산업은 많거나 적거나 화학과 관계가 있었다. 아무튼 역사는 되돌아 갈 수 없다. 환경오염과 발암물질 등 부정적 이미지가 들어 있는 화학산업에 대한 오명을 벗기 위해 화학공정의 무공해화를 통해 일반인들의 불안감을 해소시켜야 한다.

2) 새로운 용도의 개발

합성섬유 부문이 사양산업이라고 하지만 기능성 소재분야의 기술발전은 놀라울 정도로 변하고 있다. 섬유가닥 가운데에 구멍을 갖게 해 보온력을 높이면서 가볍게 만든 섬유０물에 빨아 입을 수 있는 폴리에스테르로 만든 인조비단０정전기를 막아주는 섬유０잘 타지 않게 만든 난연성 섬유０고무줄처럼 탄력이 좋은 고탄성 섬유 등은 우리나라에서도 생산되고 있는 최신 섬유들이다２방수재킷에는 수증기 분자의 2천배, 물방울의 2만분의 1에 해당하는 매우 작은 구멍들이 있으며, 여기에 범용수지인 폴리프로필렌이 사용된다. 기술개발 활동을 통해 끊임없는 신기능, 고기능 용도개발을 통하여 한계에 이른 화학산업을 한차원 높은 새로운 경지에 이끌 수 있도록 해야 한다.

3) 생명공학과의 결합

생명공학과 결합된 화학산업은 눈부신 발전을 거듭하고 있다. 게놈 프로젝트로 일컬어지는 인체유전자 구조의 해석은 인류에게 새로운 생명을 안겨줄 것이다. 불치병이나 난치병에 대한 원인 규명이 이뤄지고 그 작동원리가 해명되면, 인공적으로 유전자 사슬을 합성할 수 있고 그에 대한 대체로 인류는 불로장생의 길에 도전할 뿐만 아니라 새로운 생명의 창조에도 관여하게 될 것이다. 또, 인체에서 일어나는 모든 움직임이 화학물질의 작용에 의해 일어난다는 사실을 파악함으로써 그것을 제어할 수 있는 의약품 개발은 인간을 질병으로부터 자유롭게 할 것으로 전망된다.

4) 첨단소재의 개발

화학산업은 인공합성을 통해 없는 것을 있게 만들고 부족한 것을 보충하는 데 도움을 주고 있다. 화학산업은 명주실보다 더 질긴 실, 천연고무보다 더 좋은 고무, 유리와 같이 투명하면서 단단한 플라스틱, 강철보다 더 굳고 질긴 합성재료를 제공해 주고 있다. 훼손된 생명조직체를 대체할 수 있는 인공장기는 인간 수명을 연장시키며, 종이 및 철강을 대체하는 보다 고기능의 소재는 인류의 생활을 더욱 더 풍요롭게 할 것이다.

5) 원자산업의 시대

미래는 원자력의 시대가 될 것이며 원자들은 인류에게 무한한 에너지를 선사해 줄 것이다. 새로운 원소의 생성을 통해 자연에서 얻을 수 없는 새로운 물질이 생겨나고 필요한 원소의 전이 등을 통해 에너지원과 유익한 물질을 얻을 수 있게 될 것이다.

5. 국내 화학산업의 발전전략과 정책

21세기에도 경쟁력을 갖고 보다 나은 미래를 건설하기 위해 각 주체는 발전전략을 수립하고 그에 걸맞는 혁신을 이뤄나가야 할 것이다.

1) 산업계

화학산업 기업들은 산업구조의 효율성을 추구해야 할 것이다. 동종업계간 기업합병, 사업통합, 매각·교환 등을 통해 대형집약화할 필요가 있다. 80년대 사업다각화 측면에서 추진하던 구조조정의 각도는 이제 전문기업화로 전환되어야 할 것이다. 핵심사업 중심의 세계적인 경쟁력을 가질 수 있는 기업구조로 바꾸어야 치열한 경쟁에서 살아남을 수 있다. 강력한 역량을 지닌 국내외 동종업체간 기술제휴, 구매나 물류 제휴, 투자제휴 등을 통해 서로 협력관계를 만들어 나가야 한다. 사업활동 범위도 세계적 규모에 걸맞게 재편하고, 수출시장 다변화, 다양한 관계 구축 등을 추진해 나가야 한다. 화학산업의 저성장 시대에 대응하기 위한 기업체질 강화로 경영자원을 선택된 사업에 보다 집중하는 것이 필요하다.

기업 내적인 측면에서 전략적 장기투자를 진행해야 한다. 범용 화학제품 위주의 성장, 확대 전략에서 정밀화학, 신소재 등 특수 화학제품 비중을 늘리는 고부가가치 전략으로 전환할 필요가 있다. 범용품 위주의 사업구조는 산업침체기에 탄력적인 대응이 어렵고 국제 수급여건에 따라 가격변동이 심하다. 상품의 특수화를 통해 다품종 고기능 제품생산 체제로 바꿔 고객의 요구에 신속히 대응해야 한다. 전략적 장기투자를 위해서는 이에 걸맞는 인력양성과 개발정책을 제시해야 한다. 21세기는 지식사회로 지적자본의 가치가 보다 중요시되는 사회다. 자체기술을 확보하고 끊임없는 혁신을 통해 고부가가치 기술개발에 전력해야만 자체 경쟁력을 가지게 된다. 따라서, R&D 투자비율을 높이고 산학연 합동에 의한 기술개발 구조의 합리적 분업과 유기적 협력을 강화할 필요가 있다.

화학산업이 인류의 생활을 윤택하게 하였지만 그 과정에서 환경문제를 소홀히 한 결과 많은 비판을 받아 왔다. 이로 인해 기후변화 협약 등 국제환경관련 협약의 참여국이 확대되면서 권한이 강화되었고 화학제품의 제조, 유통, 사용, 폐기에 따른 총체적인 안정성 및 유해성 관련 규제가 심화되고 있다. 환경문제는 규제에 따른 비용부담과 이미지 훼손에 따른 수요감축 등 그 중요성이 날로 확대되고 있다. 각 기업은 온실가스, 내분비계 장애물질, 폐기물 처리 등 환경문제에 대해 지속적인 관심을 가지고 기술개발, 업계 공동대응책 마련, 대국민 홍보활동 강화 등 노력을 경주해야 한다.

2) 학계

우리나라의 기초기반기술은 취약한 실정이면서도 산업기술과 동떨어져 있는 경우가 많다. 대학과 공공연구기관은 실용성 있는 연구부문에 적극적으로 나서서 산업경쟁력 있는 기반기술을 연구할 필요가 있다. 산학연 협동연구의 합리적 분담을 통해 산업화 기술에 적극 대응할 필요가 있다. 아울러, 산업계에서 요구하는 수준의 필요한 인력을 공급할 수 있어야 한다. 특화된 기술을 바탕으로 벤처기업이 성장할 수 있는 토양을 제공하고 적극적으로 장려해야 한다. 또, 경쟁상대를 세계무대로 넓혀야 한다. 세계 유수의 대학과 협동연구, 기술교류, 인력교류 등을 통해 선도기술 개발에 적극적으로 나서야 한다.

3) 정부

정부는 국가 5대 수출산업의 하나인 화학산업 발전을 위해 국가차원의 경쟁력있는 육성방안을 마련해야 한다. 기술의 발전과 산업구조의 변화 추이, 환경규제에 따른 산업정책 등 국가 기간산업에 대한 발전비전 제시와 유도정책을 추진해야 한다. 무분별하고 중복적인 투자를 효율적으로 조정하면서 각종 규제와 제도를 정비해야 한다. 사업의 합병 및 양수 과정이 원활하게 일어날 수 있도록 세금감면과 자산재평가 인정 등 제도적 보완책을 강구해야 할 것이다. 물류비 절감을 위한 사회간접자본 시설의 확충, 공장 안전점검의 자율화 및 일원화, 수출경쟁력 강화를 위한 세제정책도 검토해야 한다. 또, 제품이 아닌 소재에 부과하는 합성수지 폐기물 부담금에 대한 합리적인 개선책을 마련해야 할 것이다.

정부는 지식강국을 이루기 위한 기술개발 지원정책을 강화할 필요가 있다. 기초기술의 자립화와 선진화를 위한 국가적인 기술개발 정책이 필요하다. 기업의 R&D 활성화를 위한 자금·세제 등 각종 인센티브 정책을 강화하고 외국기관과 공동연구, 선진국과 기술교류 및 기술도입을 적극적으로 지원해야 한다. 기술·인력·설비 등에 대한 기술정보 네트워크를 구축하여 기술개발의 효율성을 높일 필요가 있다. 아울러, 기초기술 개발, 응용기술 개발, 개발된 기술의 산업화 등 기술개발 전과정에 걸친 산학연의 유기적 협력체계 확립이 필요하다.

외국의 덤핑제소 등 통상마찰에 대해서도 적극적으로 대응해야 한다. 면밀한 조사를 토대로 외교 협상능력에서 주도적인 역할을 해야 한다. 또한, 산업의 이해를 바탕으로 한 국제협력을 활성화할 필요가 있다. 선진국과의 산업협력은 자본과 고급기술 등의 도입 유도 및 통상마찰을 예방할 수 있으며 개도국과의 산업협력은 수출 및 해외투자에 유리한 기반을 조성할 수 있다. 아울러, 국가경쟁력에 걸림돌로 작용하는 관세부과제도 등을 정비하고 외국의 부당한 수입규제에 대한 정부차원의 적극적인 대응이 필요하다.