06. 석유화학산업의 현재와 미래 (김의정교수)

석유화학산업의 현재와 미래화학공학부 김의정 교수

울산대학교 U-MOOC 한국산업의현재와미래

U-MOOC 한국산업의현재와미래

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제 8강. 석유화학산업의현재와미래

석유화학산업의이해0 1

강의 목차

0 2

0 3

0 4

석유화학이만드는세상

석유화학산업의동향

석유화학산업의발전방향

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>석유화학산업이란?

>석유화학제품의원료

>석유화학제품의제조공정

>석유화학산업의특성

석유화학산업의이해0 1

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2. 석유화학이만드는세상1. 석유화학산업의이해

납사 같은 석유제품이나 천연가스를 원료로 에틸렌, 프로필렌,

벤젠, 톨루엔 등 기초유분을 생산하고 또한 기초유분을 원료로

합성수지(플라스틱), 합성섬유(폴리에스터, 나일론 등) 원료,

합성고무 그리고 정밀화학 중간재와 화성품을 제조하는 산업

석유화학산업이란?


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• 원유의 정제과정에서 생산되는 제품 (12% 생산)

• 무색에서 적갈색을 띄는 휘발성 방향성 액체로 원유 정제

과정에서 생산되는 끓는점 범위 200℃~300℃에 있는 유분

• 4 ~ 12개의 탄소를 주성분으로 하는 탄소화합물로 탄소의

개수에 따라 경질납사와 중질납사로 구분

납사 (Naphtha)

석유화학제품의 원료


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• 천연가스는 탄소 1개와 수소로 이루어진 메탄으로부터 탄소

7개 또는 그 이상인 무거운 탄화수소로 이루어진 혼합물

• 가스전에서 생산되는 천연가스와 원유의 생산 때 함께 나오

는 부수가스(Associated Gas)가 있음

• 에탄, 프로판, 부탄 등은 석유화학제품의 원료가 됨

천연가스 (Natural Gas)



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• 가스전이나 유전에서 천연가스 생산 때 함께 나오는 것으로,

흔히 콘덴세이트(Condensate) 또는 천연가솔린이라 불림

• 천연가스는 상온·상압에서 액체상태인 탄화수소를 포함하기

도 하는데, 이를 분리장치로 분리한 액체 상태인 탄화수소를

천연가솔린이라고 하며 주로 탄소 5개로 이루어진 펜탄과 그

보다 무거운 중질 탄화수소로 구성

천연가솔린 (Natural Gas Liquid)



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• 유전에서 원유를 생산하거나 원유를 정제할 때 나오는

탄화수소를 비교적 낮은 압력을 가하여 냉각 액화시킨 것

• 탄소 3 ~ 4개로 이루어진 탄소화합물이 섞여 있는 혼합물로

가정용, 공업용, 자동차용 연료로 쓰이고 석유화학제품의

원료로도 활용

액화석유가스 (Liquefied Petroleum Gas: LPG)



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석유화학제품의 제조공정

출처: 한국석유화학공업협회


납사를고온에서탄소수가적은탄화수소로분해하는공정

고온의분해가스를2차에걸쳐냉각분리시키는공정

압축건조된분해가스를단계별로각성분을분리하는공정

냉각된분해가스를경제적인분리를위해압축을통해부피를감소시키는공정

열분해공정 급냉공정 압축공정 정제공정


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석유화학산업의 특성

콤비나트산업



중동등산유국으로부터대형탱커를통해원유운반

탱커로부터운반된원유는탱크에저장

원유를분별증류하여석유가스, 가솔린, 납사, 등으로분해

납사는고온으로가열하여에틸렌, 프로필렌, 등으로분해

파이프로운송되는각종원료를반응시켜합성수지, 합성원료, 합성고무등을제조

제조된석유화학제품은일단보관후전국각지나해외로출하

원유탱커 원유탱크 원유정제설비 납사분해설비 유도품설비 출하설비


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기초소재산업



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고부가가치산업



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>석유화학시대

> 녹색자동차

> 전기전자산업

> 주거공간

> 식량해결

석유화학이만드는세상0 2

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> 석유화학으로포장된세상

> 의복

> 생활의친구

> 환경을보존하는석유화학

> 미래를여는석유화학


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석유화학시대



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석유화학시대


우리주변에서흔히 볼 수

있는 생활용품, 가전기기,

통신기기, 자동차,

건자재 등 현대사회를

구성하는 제품들이

석유화학제품을

기반으로 하고 있다는

점에서 현대는 바로

‘석유화학시대’


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녹색 자동차

자동차경량화

자동차용 플라스틱 비중


자동차소재혁신


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전기·전자 산업

전력공급의완성

절연 전선


전자·통신산업

텔레비전용플라스틱 비중

냉장고용플라스틱 비중


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주거공간

아늑한주거문화 유비쿼터스공간


http://www.google.com/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCJPIvqTKhsYCFQKxpgodIjsA_g&url=http://www.egonggan.com/ab-4154615&ei=jfB4VdPNMILimgWi9oDwDw&bvm=bv.95277229,d.dGY&psig=AFQjCNEJk9K3LVunSIn8rmFgvP6mbnII8A&ust=1434075482131698


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주거공간

시설농업 기르는어업


비닐하우스 어망


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석유화학으로 포장된 세상

식품포장, 물류



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의복

합성섬유



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다양한 분야에서의 활용


우리생활의친구


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환경을 보존하는 석유화학

환경/안전에 대한 부정적 인식

출처: LG화학 (2006)


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환경/안전에 대한 부정적 인식


화학산업은 원료 및 에너지의투입으로부터 생산된 제품의폐기까지 모든 과정에서다양한 환경문제를 유발하여, 환경오염의 원인으로 인식됨

환경/안전 문제를 해결할수 있는 방안은화학산업에서 찾을 수 있음


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• 대체소재 미개발시 산림황폐화 및 천연자원 고갈

- PVC 창틀을 나무로 전환할 경우 매년 서울시 크기의 산림 훼손

- 비료/농약이 없을 경우 매년 유럽크기 면적의 토지 개간 필요

• 합성섬유 및 합성고무가 양모/면/천연고무 등 천연소재를 대체함으로써 생태계 파괴 억제

• 자동차의 금속 부품을 플라스틱으로 대체하여 경량화시킴으로써 광물 자원과 에너지 자원 절감

• 플라스틱 폐기물과 관련 재활용 기술의 발전으로 플라스틱 폐기물을 연료 및 타제품으로

재활용함으로써 자원의 활용도 제고

천연자원 보존 및 환경 보호에 기여


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석유화학이 없었다면



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미래를 여는 석유화학

정보전자소재

출처 : 반도체산업협회

첨단 디스플레이


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나노기술


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인공장기



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산업바이오테크놀로지



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>석유화학산업의발전과정

>석유화학산업현황

> 글로벌 환경

> 이슈 및 전망

석유화학산업의동향0 3

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4. 석유화학산업의발전방향3. 석유화학산업의동향

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석유화학산업의 발전과정




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• 제 1차 경제개발 5개년 계획 (1962~1966)

- 정부의 경공업 육성정책

- 석유화학산업의 터가 다져짐

• 제 2차 경제개발 5개년 계획 (1967~1971)

- 석유화학산업 육성으로 원료수입 대체 계획 수립

- 1964년 대한석유공사 울산공장 가동으로 원료인 납사의 국내 자급 가능

- 1967년 울산지역을 석유화학공단 입지 선정

- 1968년 울산석유화학단지 착공

- 납사분해설비사업 추진

태동기(1960년대)



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• 울산 석유화학단지 완공

- 1972년 10월부터 가동

- 1980년대의 100억불 수출 목표달성을 위해 시설확장

• 1973년 제1차 오일쇼크

• 1979년 여수 석유화학단지 완공

- 35만톤 규모 설비

개발기(1970년대)



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• 석유화학산업의 본격적인 성장

• 제 2차 오일쇼크 – 이란,이라크 전쟁 (1980년)

• 1982년 세계 15위 에틸렌 생산국으로 부상

• - 국내 에틸렌 생산능력이 총 50.5만톤으로 증대

• 1983년 유가하락과 국내외 경기회복에 힘입어 수요회복

• 1986년 ‘석유화학육성법’ 폐지로 투자자유화 여건 조성

성장기(1980년대)



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• 울산, 여수단지 내 기존설비의 증설과 신규기업의 진입 활발

- 석유화학산업이 수출주도형 산업으로 전환

• 대산단지 완공

• 1988년 ‘석유화학공업의 투자지도방안’ 확정

• 대규모설비 증설로 1992년 에틸렌 생산능력 325.5만톤으로 증가

• 1992-1993년 국내외 경기침체로 석유화학 전방산업의 내수, 수출 부진

• 1994년 하반기 석유화학제품과 전방산업의 수출 활기 되찾음

• 1995년 ‘석유화학공업의 투자지도방안’ 폐지로 석유화학산업의 신,증설 자유화

• 1996년 에틸렌 생산능력 434만톤으로 증가

도약기(1980년대 후반 ~ 1990년대 중반)



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• 국내 석유화학산업의 수급구조가 수출주도형으로 자리매김

- 국내 수요성장 둔화

- 중동의 부상과 개도국의 활발한 설비 투자로 국내 석유화학의

경쟁력 강화를 위한 체질개선 요구

• 1997년 외환위기 - 국내 설비투자 크게 위축

• 국제적인 경쟁력을 갖추기 위한 전략 마련

- 업체간 통폐합으로 기업의 대형화 모색

- 경쟁기업간 사업교환 및 품목별 통폐합을 통한 기업 규모의 대형화

전문화 추진




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• 수출효자산업으로 국내 경제성장을 견인한 중추산업으로 입지 굳힘

- 2008년 에틸렌 생산능력 730만톤 (세계 5위)

- 2008년 생산액 약 57조원으로 제조업 생산액의 5.7% 점유

- 자동차, 철강, 반도체에 이어 4위권의 생산규모

- 2008년 수출 321억불로 전체 수출의 7.6% 차지




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석유화학산업 현황

출처: 산업자원부(2005)

• 1990년대 이후 지속적인 시설능력 확대로 대부분의 품목에서 상당한

수출여력 보유

• 생산제품의 48% 수출

• 주 수출대상국은 중동 등 아시아지역

- 대 중국 수출비중 : 46%



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출처: 지식경제부(한국석유화학공업협회 및 무역협회 자료)



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글로벌 환경


- 단위설비 및 기업당 생산능력이

선진국 또는 최근 신설한 중동 및

동남아 지역과 비교하여 작기

때문에 규모의 경제성이 떨어짐

중동 등 신흥경쟁국과의 경쟁 격화

(규모경쟁력)



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글로벌 환경


- 범용제품 생산기술은 선진국

수준이지만 기초공정, 촉매기술,

고부가제품 생산기술은 선진국에

비해 열위

- R&D투자도 매출액대비 1.2%로

선진국에 비해 미약한 수준으로

잠재 성장력의 잠식 우려

-

미래 수요산업에 필요한 첨단부문

취약 (기술경쟁력)



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글로벌 환경


경쟁구도변화



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이슈 및 전망


고기능성 신소재 수요 증가

교역환경 변화

• IT, NT, BT 등 미래혁신기술 접목으로 창출되는 새로운 시장의 선점

및 활용이 향후 경쟁력 결정

• WTO DDA 협상 및 FTA확대에 따른 무관세화 압력 증대

• 중국, 인도 등의 석유화학제품에 대한 무역규제 확대



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이슈 및 전망


환경안전보건에 대한 관심 증대

• 석유화학 등 화학산업의 부정적 인식 확산 및 기업의 사회적 책임 대두

• 기후변화협약, EU REACH 등 환경 ∙안전 ∙보건에 관한 국제규제 강화

• 환경규제 강화에 따라 지속 가능한(Sustainable) 경영의 필요성 증대



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이슈 및 전망


석유화학제품 원재료 다양화

• 셰일(Shale) 가스

- 현재까지 확인된 셰일가스 매장량이 전 인류가 60년간 쓸 수 있는 분량

- 북미 지역 천연가스의 배럴당 (환산)가격이 약 14달러로 국제 유가에 비해 저렴

- 중동지역 에탄크래커(에탄 분해설비)에서 생산된 에틸렌 가격은 나프타 크래커에서 생산된

에틸렌보다 30~40% 저렴

- 셰일가스가 새로운 에너지원으로 급부상하면서 태양광, 풍력 등 기존 신재생에너지 산업도 영향 받음

- 개발 과정에서 막대한 메탄가스를 누출하며 각종 화학물질 사용으로 토양과 지하수 오염



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이슈 및 전망


석유화학제품 원재료 다양화

• 석탄화학산업

- 중국은 풍부한 석탄자원을 활용해 에너지 자급을 위한 석탄크래커 증설

- 중국에서 석탄화학 기반의 올레핀 연간 생산능력은 276만 톤에 이르며,

- 이는 중국 전체 올레핀 생산능력의 7.9%



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이슈 및 전망

출처: 산업은행(2013)

셰일가스 개발이

국내산업에 미치는

파급효과



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이슈 및 전망


국내 석유화학산업의 대응 노력

• 원천기술 개발

- 정제촉매와 유동층 반응기

- 원유에서 플라스틱 제조 공정기술

- 메탄에서 프로필렌 제조 기술

• 석유화학단지의 고도화 및 생산효율성 제고

• 다양한 수입원 확보 및 수출선 다변화

• 고부가가치제품 비중 제고

• 해외 프로젝트 참여

- 에탄기반 생산기지 건설

- 셰일가스 개발

- 가스화학공장 건설


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> 21세기변화 Trend

> 21세기석유화학산업의역할

> 석유화학산업의발전전략

> 석유화학산업의미래상

석유화학산업의발전방향0 4

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21세기 변화 Trend

출처: LG화학(2006)

• 21세기는 급속한 변화와 불확실성

속에서 지식/정보, 기술을 바탕

으로 디지털화 가속화

• 웰빙 요구가 증대되고 신기술이

지속적으로 등장



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21세기 석유화학산업의 역할




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• IT 등 첨단 산업분야의 도우미

- 개별 기술의 발전을 넘어서 새로운

영역을 만들어내는 융합시대

(Fusion age)로 발돋움하며, 이

과정에서 석유화학은 기술융합의

Background를 제공



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• 삶의 질의 항상 욕구 충족

- 의료 및 주거/생활 등의 분야에서 삶의 질 향상에 기여



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• 환경문제의 해결사

- 화학산업에 대한 환경규제와

협약이 강화되고 있으며 이러한

규제는 기업에 새로운 도전과

기회 제공



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• Responsible Care

- RC(Responsible Care)는

화학업계의 자발적인 환경, 안전

및 보건 개선 활동으로, 기업

이미지 제고를 위해 적극적으로

추진 필요



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석유화학산업의 발전전략


전문화·대형화 및 전략적 제휴 등을 통한 경쟁력 확보

1. 품목별 전문화를 통한 경쟁력 확보

- Downstream을 중심으로 사업특화를 통해 해당분야에 역량 집중 유도

→ 선진기업과 비교하여 기업규모, 자금, 기술개발 능력이 취약한 점을 감안, 전문화를 통한

경쟁력 강화

- 경쟁기업간 사업교환, 품목별 통합 등이 활성화될 수 있도록 관련제도 정비



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2. 기업규모 대형화를 통한 경쟁력 강화

- Upstream을 중심으로 기존설비 효율성 제고를 통한 생산능력 확충

- 글로벌 경쟁력을 갖춘 Top 10 기업 배출

3. 전략적 제휴의 활성화를 통한 경쟁력 강화 유도

- 기초원료 및 유틸리티의 공동 구매를 통한 원가 절감 추진

- 석유화학단지 내 배관 공동이용 등을 통한 비용절감



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4. 석유화학단지 통합 물질수지∙에너지 수급관리체계 구축

- 통합관리체계 구축을 통해서 물질 및 에너지의 손실요소 최소화

→ 에너지 사용량 절감, 생산효율 향상

- 단지 내 타 업종간 주·부산물 등의 이용하여 효율성 극대화

→ 예) 석유화학회사에서 발생되는 수소가스를 배관을 통해 정유

등·경유 탈활용 가스로 사용하는 기술



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대체원료 개발 등을 통한 올레핀 생산체계 선진화

1. 석유화학 기초원료를 다양화하는 사업구조로의 근본적 개선 추진

- 납사에 의존하고 있는 국내석유화학 기초원료를 다양화하여 국제유가 변동에 취약한

국내 사업 구조의 근본적 개선

- 천연가스의 80%를 차지하는 메탄으로 에틸렌 등 석유화학 제품을 만드는 촉매와 신공정 개발

2. 프로필렌 등 에틸렌 병산품의 생산비율 제고

- 납사 분해시, 에틸렌의 발생비중을 낮추고 프로필렌 및 BTX 등의 수율을 높일 수 있는 올레핀

전환기술 개발

- 중동의 에탄 기반 설비에서는 거의 생산되지 않는 프로필렌, BTX 등을 활용하여 제품 다양성 확대



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‘선택과 집중’을 통한 핵심 첨단소재의 개발선점

1. ‘석유화학 첨단소재 개발사업단’ 구성·운영

- 미래시장수요, 산업적 파급효과, 시장선점가능성, 국내기술 개발역량 등 을 종합적으로 고려하여

전략적 핵심 기술개발 과제 도출, 소재발전대책 수립을 위한 자금 확보 지원 추진

2. 허브-스포크 시스템 (Hub-Spoke System) 구축

- 원천기술개발과 개발된 기술의 보급효율성 제고를 위해 공공연구기관 중심의 허브 구축으로

스포크 형태의 네트워크구성, 기술개발 전문성 제고

3. 소재 은행 (Material Bank)의 설립·운영

- 신소재개발에 적극 이용하기 위해 관련 정보를 수집·보관·제공할 수 있는 소재은행 설립·운영



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Green Chemistry 산업의 구현

1. 기후변화협약 대응 및 석유화학산업 이미지 개선

에너지의 효율적 사용 및 온실가스 발생저감 공정기술 개발

- RC 활동 등 환경·안전·보건 경영의 적극적 추진

- 석유화학단지 통합 안전관리체계 구축

2. 생분해성 제품개발·보급 등 환경친화성 제고

환경친화적 공정기술 및 제품개발 등으로 가격 경쟁력 강화

- 가격·품질 등 기존 경쟁력 요소 외에 환경친화성을 제고하여 경쟁력 우위 선점

- 생분해성 고분자화합물 등의 환경친화형 제품기술 적극 개발·보급



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석유화학산업의 미래상

석유화학산업은 우리의 삶을 윤택하게 해주는 핵심 기반산업사회적·산업적 요구에 항상 부응하여 새로운 산업을 지속적으로

창출하여 동반 성장하는 산업IT,BT, NT, ET 등 첨단기술 및 IT/NT, NT/BT, NT/ET등 융합기술분야의 기초 및 기반산업이며, 미래 산업의 구현을 위한 동반산업

첨단 화학기술의 뒷받침 없는 미래산업은 없다

출처: 한국산업기술재단(2007)

06. 석유화학산업의 현재와 미래 (김의정교수)

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