석유 없이 만든 나프타, 한국 산업의 미래가 바뀝니다

 

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1. 나프타의 산업적 중요성

나프타는 석유화학 산업의 핵심 원료로서 플라스틱, 합성섬유, 비닐, 합성고무 등 다양한 제품의 출발점이 됩니다. 전 세계적으로 나프타는 주로 원유 정제 과정에서 얻어지며, 한국 역시 중동 지역에서 수입한 원유를 정제하여 나프타를 확보해 왔습니다. 그러나 국제 정세 변화, 원유 가격 변동, 공급망 불안정은 나프타 수급에 큰 영향을 미쳐 왔습니다. 특히 최근 몇 년간 원유 가격 급등과 지정학적 갈등은 한국 산업계에 원료 확보의 어려움을 안겨주었습니다. 따라서 석유 없이 나프타를 인공적으로 제조할 수 있는 기술은 산업적 안정성과 국가 전략적 가치 측면에서 매우 큰 의미를 가집니다.

2. 국내 연구진의 성과

한국화학연구원 연구진은 이산화탄소와 수소를 활용하여 나프타를 직접 합성하는 새로운 공정을 개발했습니다. 이 기술은 기존 석유 정제 방식과 달리 원유에 의존하지 않고, 온실가스인 이산화탄소를 원료로 활용한다는 점에서 혁신적입니다. 연구진은 특수 촉매를 이용해 이산화탄소와 수소를 반응시켜 액체 탄화수소를 생산하는 데 성공했습니다. 특히 이 과정은 300℃ 수준의 비교적 낮은 온도에서 가능하며, 공정이 단순해 비용 절감 효과가 큽니다. 현재 하루 50kg 규모의 시범 생산에 성공했으며, 2030년대 초반에는 연간 10만 톤 규모의 상용화를 목표로 하고 있습니다.

3. 기술적 특징과 장점

이 기술의 가장 큰 특징은 석유 없이 나프타를 제조할 수 있다는 점입니다. 기존 석유화학 공정은 원유 정제 과정에서 나프타를 얻는 구조였으나, 이번 기술은 이산화탄소와 수소라는 비교적 단순한 원료를 활용합니다. 또한 반응 온도가 낮아 에너지 소모가 적고, 공정이 단순해 생산 비용을 크게 줄일 수 있습니다. 무엇보다 온실가스인 이산화탄소를 활용하기 때문에 환경적 가치가 큽니다. 이는 탄소중립 실현과 기후변화 대응에 직접적으로 기여할 수 있습니다.

4. 산업적 파급 효과

이 기술이 상용화되면 가장 먼저 플라스틱 제조 산업에서 큰 변화를 가져올 것입니다. 나프타는 플라스틱 원료의 핵심이므로 안정적인 공급이 가능해지면 제조업 전반의 생산 차질을 줄이고, 원가 절감과 수출 경쟁력 강화로 이어질 수 있습니다. 또한 합성섬유, 합성고무, 비닐 등 다양한 분야에서도 원료 확보가 안정되면서 산업 전반의 체질 개선이 가능해집니다. 단기적으로는 기업들이 원가 변동에 덜 흔들리고, 국민들이 체감할 수 있는 경제적 효과가 빠르게 나타날 것입니다.

5. 에너지 안보 측면

장기적으로는 에너지 안보 강화에 큰 기여를 할 수 있습니다. 한국은 원유와 나프타를 중동 등 특정 지역에 의존해 왔습니다. 그러나 이 기술이 상용화되면 국제 정세 변화에도 흔들리지 않는 구조적 안정성을 확보할 수 있습니다. 이는 단순히 산업 차원을 넘어 국가 전략 차원에서 중요한 의미를 갖습니다. 에너지 안보가 강화되면 국제 원유 가격 변동이나 지정학적 갈등에도 안정적으로 대응할 수 있으며, 국가 경제 전반의 리스크 관리 능력이 향상됩니다.

6. 환경적 가치

이 기술은 단순히 산업적 안정성뿐 아니라 환경적 가치도 큽니다. 이산화탄소를 원료로 활용하기 때문에 온실가스 감축에 직접적으로 기여할 수 있습니다. 이는 탄소중립 목표 달성과 기후변화 대응에 중요한 역할을 합니다. 특히 한국은 2050년 탄소중립을 목표로 하고 있으며, 이번 기술은 그 과정에서 핵심적인 역할을 할 수 있습니다. 산업적 안정성과 환경적 가치가 동시에 실현되는 ‘일석이조’ 효과를 기대할 수 있습니다.

7. 단계적 접근의 필요성

현실적으로는 단기적으로 산업 원료 안정화에 우선 적용하는 것이 가장 효과적입니다. 플라스틱 제조와 같은 분야에서 즉각적인 경제적 효과를 체감할 수 있으며, 이는 산업 경쟁력과 고용 안정으로 이어집니다. 이후 기술을 확장해 에너지 안보를 강화하면 국가 차원의 전략적 안정성을 확보할 수 있습니다. 결국 경제적 안정과 에너지 안보가 맞물려 돌아가며, 단계적으로 추진할 때 가장 큰 시너지 효과를 낼 수 있습니다.

8. 글로벌 파급력

이 기술이 상용화되면 한국은 단순히 내수 안정화에 그치지 않고 글로벌 에너지 시장에서 새로운 공급자 역할을 할 가능성도 있습니다. 나프타를 인공적으로 제조할 수 있는 능력은 세계적으로도 큰 경쟁력이 될 수 있으며, 한국이 기술 수출과 원료 공급에서 새로운 위치를 차지할 수 있습니다. 이는 국가 경제와 외교적 영향력에도 긍정적인 효과를 가져올 수 있습니다.

9. 결론

석유 없이 나프타를 인공적으로 제조하는 기술은 한국 산업에 단기적으로는 경제적 안정, 장기적으로는 에너지 안보 강화라는 두 가지 큰 변화를 가져올 것입니다. 또한 환경적 가치까지 동시에 실현할 수 있어 산업과 국가 전략, 환경 문제 해결을 아우르는 혁신적 성과라 할 수 있습니다. 단계적 접근을 통해 산업 원료 안정화를 먼저 달성하고, 이후 에너지 안보를 강화하는 전략이 가장 현실적이며 효과적입니다. 이 기술은 한국 산업뿐 아니라 글로벌 에너지 시장에도 큰 파급력을 가져올 것으로 기대됩니다.

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운영님이 원하시면 이 내용을 더 압축해 정책 보고서 요약본이나 산업 전망 기사 형식으로도 재구성해 드릴 수 있습니다.

【오디오북 대본】 석유 없이 나프타를 만들었다 — 대한민국 연구진의 조용한 혁명

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2026년 4월의 어느 날 아침이었습니다. 경기도 양주시의 한 섬유 공장에서는 평소라면 요란하게 돌아가야 할 방적기 소리가 들리지 않았습니다. 기계는 차갑게 식어 있었고, 출근한 직원들은 멍한 표정으로 서로의 얼굴만 바라보고 있었습니다. 경기도 이천의 거대한 포장재 공장도 마찬가지였습니다. 창고에 100톤씩 쌓여 있던 원료는 이제 10톤도 채 남지 않은 상태였습니다.

이 풍경은 단순히 경기침체나 수요 부진 때문이 아니었습니다. 원인은 지구 반대편 중동의 좁은 바닷길에 있었습니다. 바로 호르무즈 해협이었습니다. 이란과 오만 사이에 있는 폭 55킬로미터의 이 좁은 수로는 전 세계 석유 물동량의 약 20에서 30퍼센트가 지나가는 에너지 공급망의 심장부입니다. 그 심장이 멈춘 것입니다.

2026년 초 미국과 이란 사이의 군사적 긴장이 극도로 높아지면서 이 해협이 사실상 봉쇄되었습니다. 그 여파는 순식간에 한국을 강타했습니다. 우리나라는 수입하는 원유의 약 70퍼센트, 그리고 수입 원유의 95퍼센트가 호르무즈 해협을 통과하는 구조입니다. 이 해협 하나가 막히자 한국의 산업 전체가 흔들리기 시작했습니다.

특히 직격탄을 맞은 것은 나프타였습니다. 나프타라는 이름이 낯선 분들도 계실 겁니다. 하지만 우리 일상에서 나프타 없이 만들어진 물건은 거의 없다고 해도 과언이 아닙니다. 플라스틱 물병, 비닐봉투, 합성섬유로 만든 옷, 합성고무 타이어, 세제와 의약품 용기까지. 나프타는 이 모든 것의 출발점이 되는 석유화학의 쌀이라고 불리는 원료입니다. 정확하게는 원유를 정제할 때 얻는 액체 탄화수소로, 이것을 크래커라는 분해 설비에 넣으면 에틸렌, 프로필렌 같은 기초화학 물질이 나오고, 다시 이것들이 수천 가지 제품의 원료가 됩니다.

호르무즈 해협이 봉쇄되자 나프타 가격은 수직으로 치솟았습니다. 2026년 1월 톤당 595달러였던 나프타 가격은 3월 하순 1141달러까지 폭등했습니다. 불과 두 달 만에 90퍼센트 넘게 오른 것입니다. 이 충격은 즉각 산업 현장에서 나타났습니다. 전남 여수 국가산업단지의 석유화학 공장들이 가동을 중단하기 시작했습니다. 설비를 100퍼센트 이상으로 돌려야 정상인 공장들이 60퍼센트 수준으로 줄어들었습니다. 석유화학 업계의 한 관계자는 "재고가 바닥나는 것은 시간 문제"라고 말했습니다.

파급효과는 끝없이 이어졌습니다. 나프타 부족은 에틸렌 공급 감소로 이어졌고, 에틸렌 부족은 플라스틱 원료 부족으로, 플라스틱 원료 부족은 포장재 쇼크로 번졌습니다. 라면 봉지, 분유 포장재, 수액 포장재, 주사기, 의료용 장갑까지 수급 우려가 확산되었습니다. 종량제 봉투의 원료인 폴리에틸렌 가격이 급등하자 사재기 현상까지 벌어졌습니다. 정부는 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 벤젠 등 7개 기초 유분을 매점매석 금지 대상으로 지정하고 긴급 수급조정에 나섰습니다. 중소기업계에서는 "전쟁 이후 플라스틱 원료값이 100퍼센트 올랐다. 다음 달부터 무급 휴가"라는 비명이 터져 나왔습니다.

이 위기는 단순히 운이 나빠서 생긴 일이 아니었습니다. 구조적으로 예고된 위기였습니다. 한국은 나프타 수요량의 약 45퍼센트를 수입에 의존하고 있으며, 그 수입량의 54퍼센트가 호르무즈 해협을 통과합니다. 석유화학 업계의 핵심 원료가 특정 지역, 특정 바닷길 하나에 묶여 있는 것입니다. 전문가들은 오래전부터 이 구조적 취약점을 경고해 왔습니다. LG화학의 한 임원은 국회에서 열린 긴급 간담회에서 "원유나 액화천연가스처럼 나프타에 대한 정부 차원의 비축 체계가 필요하다"고 목소리를 높였습니다. 그것이 2026년 현재까지 갖춰지지 않았던 것입니다.

그렇다면 이 문제를 근본적으로 해결할 방법은 없을까요. 중동에서 원유를 사다 정제해서 나프타를 만드는 수십 년 된 방식 말고, 완전히 다른 방식으로 나프타를 만들 수는 없는 것일까요. 바로 그 질문에 답하는 연구 결과가 나프타 위기가 한창이던 2026년 4월 28일 발표되었습니다.

한국화학연구원의 김정랑 박사 연구팀이 이산화탄소와 수소를 원료로 나프타와 휘발유의 원천 물질인 액체 탄화수소를 직접 합성하는 기술을 개발하고, 하루 50킬로그램 규모의 시범 생산에 성공했다는 발표였습니다. 이 연구 결과는 화학기술 분야의 권위 있는 국제 학술지인 에이씨에스 서스테이너블 케미스트리 앤드 엔지니어링 2026년 3월호 표지 논문으로 실렸습니다. 나프타 쇼크로 온 나라가 술렁이는 가운데 터진 이 소식은 과학계를 넘어 산업계, 경제계 전체의 주목을 받았습니다.

이 기술의 핵심을 이해하려면 기존 방식과 비교해 보면 됩니다. 지금까지는 이산화탄소를 원료로 탄화수소를 만들려면 두 단계를 거쳐야 했습니다. 먼저 역수성가스 전환반응이라는 1단계 공정에서 화학적으로 안정한 이산화탄소에서 산소 원자 하나를 떼어내 일산화탄소로 바꿉니다. 이 과정에 800도 이상의 고온이 필요합니다. 그다음 피셔 트롭쉬 반응이라는 2단계에서 이 일산화탄소와 수소를 반응시켜 탄화수소를 만듭니다. 이 과정도 고압 조건이 필요해 설비가 복잡하고 비쌉니다. 두 개의 공정이 연결된 복잡한 구조 때문에 에너지 소모가 크고 설비 구축 비용도 막대합니다.

김정랑 박사팀이 개발한 기술은 이 두 단계를 하나로 합쳐버렸습니다. 연구팀은 단일 공정에서 두 반응을 동시에 구현할 수 있는 철 계열의 특수 촉매를 개발했습니다. 이 촉매를 이용하면 이산화탄소와 수소가 중간단계 없이 바로 반응해 액체 탄화수소가 만들어집니다. 반응 온도도 270도에서 330도 사이, 압력은 10에서 30바 수준으로 기존 방식보다 훨씬 온화한 조건입니다. 800도짜리 고온 공정이 필요 없어진 것입니다. 초고온 설비가 사라지고 공정이 단순해지면서 설비 구축 비용과 유지 보수 비용이 크게 줄어드는 효과가 생깁니다.

현재 합성 수율은 50퍼센트 수준입니다. 미반응 물질을 다시 공정에 투입하는 순환 방식을 적용해 달성한 수치입니다. 하루 50킬로그램이라는 생산량은 20리터짜리 말통 2.5개 분량에 불과하지만, 이것은 단순한 실험실 성과가 아닙니다. 파일럿 플랜트, 즉 실제 상용화 공정의 축소판에서 나온 수치입니다. 연구팀은 이미 2022년에 하루 5킬로그램 규모의 미니 파일럿 연구를 완료하고 GS건설과 한화토탈에너지스에 기술이전까지 마쳤습니다. 2025년 말에는 하루 50킬로그램 규모로 공정을 10배 키웠습니다. 이제 연구팀은 연간 10만 톤 이상 생산 가능한 상용 공정 설계에 나설 계획이라고 밝혔습니다. 본격적인 상용화 가능 시기는 2030년대 초반으로 예상하고 있습니다.

이 기술의 또 다른 이름은 피티엘 기술입니다. 파워 투 리퀴드, 즉 에너지를 액체 연료로 바꾼다는 뜻입니다. 재생에너지로 만든 수소와 공장 굴뚝에서 포집한 이산화탄소를 결합해 친환경 연료를 만드는 이 방식은 탄소중립을 향한 기술의 핵심 축 가운데 하나입니다. 발전소나 철강 공장에서 매년 수백만 톤씩 배출하는 이산화탄소를 하늘로 날려보내는 대신 나프타의 원료로 활용하는 것입니다. 온실가스가 산업 원료로 탈바꿈하는 순간입니다.

이 아이디어 자체는 새로운 것이 아닙니다. 독일, 노르웨이, 일본 등 여러 나라의 연구팀이 비슷한 방향의 연구를 진행해 왔습니다. 합성 연료 시장의 규모는 2024년 기준 전 세계적으로 약 510억 달러에 이릅니다. 문제는 경제성과 공정 효율이었습니다. 고온 고압의 복잡한 공정은 막대한 에너지 소모를 불러왔고, 그 때문에 경제성 있는 상용화는 요원해 보였습니다. 한국화학연구원팀이 주목받는 이유가 바로 여기에 있습니다. 단일 촉매 하나로 공정을 단순화하고 반응 온도를 절반 이하로 낮추는 데 성공했기 때문입니다.

물론 아직 갈 길이 있습니다. 연구팀 스스로도 "경제성을 위해서는 좀 더 연구가 진행돼야 할 것"이라고 밝히고 있습니다. 50퍼센트의 수율을 더 높여야 하고, 파일럿 설비를 수백 배 이상으로 키우는 스케일업 과정에서 예상치 못한 기술적 과제가 나타날 수도 있습니다. 수소를 얼마나 싸게, 얼마나 친환경적으로 공급하느냐도 핵심 변수입니다. 지금 가장 많이 사용되는 수소는 천연가스를 개질해 만드는 이른바 그레이 수소로, 생산 과정에서 이산화탄소가 발생합니다. 진정한 탄소중립을 실현하려면 태양광이나 풍력으로 만든 재생에너지 기반의 그린 수소가 충분히 공급되어야 합니다. 그린 수소의 가격 경쟁력이 확보되는 시점과 이번 기술의 상용화 시점이 맞물리는 것이 이상적인 시나리오입니다.

하지만 지금 이 기술이 갖는 의미는 단순히 미래를 위한 가능성에 그치지 않습니다. 현재 진행 중인 위기 속에서 이 기술은 한국 사회가 갈 방향을 명확하게 보여주고 있습니다. 중동이라는 단일 공급 지역, 호르무즈 해협이라는 단일 수송로에 묶인 구조에서 벗어나야 한다는 것을 이번 나프타 대란은 통렬하게 가르쳐 주었습니다. 어떤 경제 전문가는 이 위기를 가리켜 한국이 오랫동안 알고 있었지만 외면해 온 구조적 결함이 수면 위로 올라온 것이라고 표현했습니다. 알고 있었지만 당장 급하지 않다는 이유로, 바꾸는 비용이 든다는 이유로 미뤄온 일들이 한꺼번에 청구서로 날아든 셈입니다.

나프타는 산업 공급망에서 유독 취약한 위치에 있습니다. 원유나 액화천연가스에는 정부 비축 제도가 있습니다. 한국은 7개월분의 원유 비축량을 확보하고 있습니다. 그러나 나프타는 그런 비축 체계가 갖춰지지 않았습니다. 석유화학 업체들이 재고를 어느 정도 보유하기는 하지만, 수급이 흔들리면 수주 안에 바닥이 드러나는 구조입니다. 실제로 이번 위기에서 업계 관계자는 "빠르면 일주일 뒤, 늦어도 2주 뒤부터는 수급에 영향이 생길 수밖에 없다"고 말했습니다. 한국의 산업 전체가 2주짜리 여유만을 갖고 있었다는 뜻이기도 합니다.

이 구조적 취약성을 해결하는 방법은 크게 두 가지입니다. 하나는 공급처를 다변화하는 것이고, 다른 하나는 국내에서 직접 생산할 수 있는 능력을 갖추는 것입니다. 두 번째 방법의 핵심에 이번에 발표된 기술이 있습니다. 이산화탄소와 수소로 나프타를 만들 수 있다는 것은 더 이상 중동에서 원유를 사다 정제하는 것에만 의존하지 않아도 된다는 뜻입니다. 한국 안에 있는 공장 굴뚝의 배기가스와, 재생에너지로 만든 수소만 있으면 원료를 조달할 수 있는 가능성이 열리는 것입니다.

생각해 보십시오. 전국의 발전소와 제철소, 시멘트 공장에서 매년 수천만 톤의 이산화탄소가 배출됩니다. 지금까지 이 이산화탄소는 지구온난화의 주범으로 어떻게든 줄여야 할 배출물이었습니다. 그런데 이것이 나프타의 원료가 된다면 어떨까요. 배출물이 원료로, 비용이 가치로 바뀌는 것입니다. 탄소를 포집해서 나프타를 만들고, 그 나프타로 플라스틱과 섬유와 고무를 만드는 순환이 가능해집니다. 온실가스 감축과 에너지 안보 강화, 두 마리 토끼를 동시에 잡을 수 있는 구조가 생기는 것입니다.

한국은 2050년 탄소중립을 국가 목표로 선언했습니다. 그 목표를 이루는 데 있어 가장 어려운 분야 중 하나가 바로 석유화학입니다. 전기차나 태양광 패널처럼 단순히 재생에너지로 전환한다고 해결되는 문제가 아닙니다. 탄소 원자 자체가 원료인 산업이기 때문입니다. 플라스틱을 만들려면 탄소가 필요하고, 합성섬유를 만들려면 탄소가 필요합니다. 이 탄소를 대기에서 포집한 이산화탄소나 공장 배가스에서 가져온다면, 화석연료를 새로 채굴할 필요 없이 탄소가 산업 안에서 순환하는 구조가 만들어집니다. 이것이 석유화학 분야에서 탄소중립을 실현하는 핵심 경로 가운데 하나입니다.

이 기술의 글로벌 시장 잠재력도 주목할 만합니다. 전 세계는 지금 탈탄소 전환 과정에서 석유화학 원료의 대체 공급원을 필사적으로 찾고 있습니다. 유럽은 이미 탄소 국경 조정 제도를 도입해 탄소를 많이 배출하는 제품에 무역 장벽을 세우기 시작했습니다. 앞으로 나프타를 이산화탄소와 수소로 만들었다는 인증이 붙으면, 그 자체가 수출 경쟁력이 되는 시대가 올 수 있습니다. 한국이 이 기술에서 세계 최고 수준의 경쟁력을 갖춘다면, 원료를 수입하는 나라에서 친환경 원료 기술을 수출하는 나라로 위상이 바뀔 수 있습니다.

이 가능성은 결코 허황된 꿈이 아닙니다. 한국화학연구원의 이번 성과가 국제 학술지 표지 논문으로 선정된 것은 전 세계 연구자들이 이 기술의 수준을 공식적으로 인정했다는 의미입니다. GS건설과 한화토탈에너지스 같은 대형 민간 기업들이 이미 2022년에 기술이전을 받고 공동 연구에 참여하고 있다는 것은, 학문적 관심을 넘어 실제 사업화 가능성을 보고 있다는 신호입니다.

물론 2030년대 초반이라는 상용화 예상 시점은 당장의 위기를 해결해 주지는 못합니다. 지금 이 순간 공장이 멈추고 있고, 원료 가격은 여전히 높고, 중소기업들은 버티는 데 한계가 오고 있습니다. 당장의 위기는 비중동산 나프타 물량 확보, 정유사 수출 물량의 국내 전환, 정부의 원가 보조, 비축 체계 구축 같은 단기 대책들을 통해 버텨내야 합니다.

하지만 지금 이 위기는 한국 사회가 에너지와 원료에 대해 근본적으로 다시 생각하게 만들어 주는 계기가 되고 있습니다. 30년 넘게 중동의 저렴한 원유를 가져다가 세계 5위 수준의 석유화학 산업을 키워온 한국이, 이제는 그 구조 자체를 바꿔야 할 전환점에 서 있습니다. 그 전환의 방향 가운데 하나를 이번 연구가 제시하고 있는 것입니다.

역사를 돌아보면 한국은 위기를 기회로 바꿔온 나라입니다. 자원 하나 없는 나라에서 반도체, 조선, 자동차 산업을 세계 최고 수준으로 키웠습니다. 석유 한 방울 나지 않는 나라에서 세계 5위의 석유화학 강국이 되었습니다. 그 힘은 기술과 사람에서 나왔습니다. 이번에도 그 힘이 작동하고 있습니다.

경기도 어딘가에 있는 한국화학연구원 실험실에서, 연구팀은 오늘도 이산화탄소와 수소를 촉매 위에서 만나게 하고 있습니다. 800도짜리 화염 없이, 300도의 온화한 온도에서, 그 만남이 투명한 액체 탄화수소로 맺어지는 순간을 지켜보고 있습니다. 하루에 말통 두 개 반 분량의 작은 성과이지만, 그 안에 담긴 뜻은 결코 작지 않습니다.

이산화탄소로 나프타를 만들었다는 것. 그것은 배출물을 원료로, 위기를 기회로, 의존을 자립으로 바꾸는 기술의 시작입니다. 지구 반대편의 좁은 바닷길 하나에 흔들리지 않는 산업의 토대를 향한 첫걸음이자, 탄소를 배출하면서 동시에 탄소를 원료로 쓰는 순환의 시대를 여는 문입니다.

대한민국의 연구실에서, 조용하지만 단단한 혁명이 시작되고 있습니다.

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본 대본은 한국화학연구원 공식 발표(2026년 4월 28일), ACS 서스테이너블 케미스트리 앤드 엔지니어링 게재 논문, 및 경향신문, 파이낸셜뉴스, 오마이뉴스, 지디넷코리아, 전자신문 등 국내 언론 보도를 바탕으로 작성한 사실 기반 대본입니다.