에탄의 활용 예시와 쓰임새 | 사용 사례

에탄(Ethane, C₂H₆)은 메탄에 이어 두 번째로 간단한 포화 탄화수소(알케인)로, 두 개의 탄소 원자와 여섯 개의 수소 원자로 이루어진 무색의 기체입니다. 천연가스와 석유 정제 부산물에서 주로 얻어지며, 산업적으로 매우 중요한 기초 화학 원료로 사용됩니다. 에탄은 연료로도 사용되지만, 주로 에틸렌(Ethylene) 생산의 핵심 원료로 활용되어 석유화학 및 플라스틱 산업의 근간을 이루고 있습니다.

에탄의 주요 특성과 장점

에탄은 다음과 같은 특성 덕분에 다양한 산업에 활용됩니다:

• 화학 반응성이 낮고 안정된 포화 탄화수소

• 연소 시 열량이 높고 비교적 깨끗한 연료

• 열분해를 통해 에틸렌 등 다양한 유기화합물 생성 가능

• LNG 공정에서 분리 가능하며 석유화학 원료로 적합

에탄의 주요 활용 사례

1. 에틸렌(Ethylene) 생산의 원료

에탄은 석유화학 공정 중 하나인 열분해(steam cracking)를 통해 에틸렌(C₂H₄)으로 전환됩니다. 에틸렌은 가장 중요한 기초 유분 중 하나로, 다양한 플라스틱, 합성고무, 섬유 등의 원료가 됩니다.

\(\text{C}_2\text{H}_6 \xrightarrow{\text{열분해}} \text{C}_2\text{H}_4 + \text{H}_2\)

• 폴리에틸렌(PE): 비닐봉지, 포장재, 플라스틱 용기

• 에틸렌옥사이드 → 폴리에스터, 화장품 원료

2. 연료 및 열원

에탄은 천연가스와 함께 연료로 사용될 수 있으며, 고온 공정이 필요한 산업(예: 유리 제조, 금속 가공 등)에서 열원으로도 활용됩니다. 다만, 메탄에 비해 활용 빈도는 낮으며, 대체로 화학 원료로의 활용이 더 많습니다.

3. 냉매 및 저온 공정용 가스

에탄은 액화 시 온도가 낮아(-89℃) 저온 냉매로 활용될 수 있습니다. 또한 LNG 공정에서 분리되어 저온 저장 및 이송 시스템에서 열교환매체로 사용되기도 합니다.

4. 연구 및 실험용 기체

에탄은 유기화학 실험에서 반응성 연구, 연소 실험, 열역학 측정 등에 활용됩니다. 또한 에탄 기반의 플라즈마 실험, 연료 전지 연료 분석 등에서도 사용됩니다.

5. 우주 탐사 및 외계 행성 연구

에탄은 토성의 위성 '타이탄(Titan)'에서 액체 상태로 존재하는 것으로 알려져 있으며, 외계 행성의 대기 분석에서 중요한 유기 화합물 중 하나로 연구되고 있습니다. NASA의 탐사선은 타이탄의 메탄·에탄 호수 데이터를 분석해 생명체 존재 가능성 연구에 활용하고 있습니다.

에탄의 생산 및 공급

에탄은 주로 천연가스 액분리(NGL, Natural Gas Liquids) 공정에서 분리되며, 에틸렌 생산을 위한 중요한 원료입니다. 주요 생산국은 미국, 카타르, 러시아, 캐나다 등으로, 특히 셰일가스 개발로 인해 미국은 에탄 수출 강국으로 부상하였습니다.

에탄을 열분해하여 에틸렌을 생산하는 '에탄 크래킹' 공정은 고부가가치 화학산업의 핵심 기술 중 하나로 꼽힙니다.

결론

에탄은 연료로도 사용되지만, 그보다 더 중요한 역할은 석유화학 산업에서 에틸렌 생산의 원료로 쓰이는 것입니다. 에틸렌은 다양한 플라스틱, 고무, 섬유의 기초가 되며, 에탄은 이러한 산업의 출발점 역할을 하는 매우 중요한 기초 탄화수소입니다.

앞으로도 석유화학 제품에 대한 수요가 증가함에 따라 에탄의 활용도는 계속 확대될 것으로 예상되며, 특히 미국과 중동을 중심으로 한 에탄 기반 석유화학 설비 투자가 활발히 진행되고 있습니다.

또한 기후 변화 대응을 위한 메탄, 에탄의 포집 및 대체 기술 개발도 함께 주목받고 있습니다.