한국생산기술연구원은 친환경융합소재연구부문 김용진 박사 연구팀이 재생가능 자원인 ‘C1 가스’와 바이오매스를 이용해 일상에 유용한 원료물질로 전환할 수 있는 촉매기술을 개발, 탄소중립 실현에 필요한 원천기술을 확보했다고 4일 밝혔다.
‘C1 가스’는 온실가스 유발물질 CO2와 산업 부생가스 CO처럼 탄소의 개수가 1개인 가스를, 바이오매스는 식물 기반 재생원료를 지칭한다.
이번 개발한 기술은 C1 가스와 바이오매스를 플라스틱 원료물질인 ‘고분자 단량체’로 전환해 페프(PEF) 등 친환경 플라스틱 또는 폴리우레탄과 나일론과 같은 생활밀착형 고분자나 합성섬유 등을 생산하는데 각각 사용될 수 있다.
특히 석유 유래 원료를 사용하지 않고도 그와 동일한 소재를 생산할 수 있고 그 과정에서 포스젠(Phosgene)과 같은 유독가스도 필요 없다는 것이 이 기술만의 장점이다.
김 박사 연구팀은 친환경성과 안전성을 모두 갖춘 새로운 촉매 개발에 초점을 맞춰 지난 20년간 연구를 수행해왔다.
기존 석유화학 소재들은 대부분 견고한 6각형 구조라 자연 분해가 어려웠던 반면, 개발된 기술을 적용한 소재들은 생분해 가능성이 더 높은 5각형 구조여서 환경친화적이다.
또한 바이오매스 기반 푸란디카르복실산(FDCA) 신공정의 경우, 순산소(O2) 산화제와 유기용매를 사용해 폭발 위험성이 있는 기존 공정과 달리, 일반 공기와 물을 사용해 안전성까지 높였다.
이 기술을 기반으로 C1 가스와 바이오매스를 원료물질로 전환할 수 있는 수율은 95~99% 이상으로 세계 최고 수준이다.
상용화될 경우 친환경 소재를 대량 생산할 수 있고 화석연료사용으로 인한 환경비용들도 크게 절감할 수 있을 것으로 기대된다.
특히 화학분야에서 이산화탄소를 원료로 사용한 생산기술은 이용범위가 넓어 핵심기술로 평가받고 있는 만큼 석유화학 및 관련 기술시장 등에 미칠 영향도 클 것으로 예상된다.
김 박사는 “이제는 탄소중립에 맞는 새로운 화학 패러다임이 필요한 시대”라며 “생기원 대표기술 ‘키-테크(Key-Tech)’중 하나인 이번 기술을 지속적으로 고도화해 조기 상용화에 힘쓰겠다”고 말했다.
이번 기술은 2017년 FDCA 등 원료물질 제조에 필요한 촉매기술 개발에서 진일보한 후속 성과이며 현재 관련 논문 22편이 발표됐다. 특허 80건을 출원해 현재 31건이 등록 완료된 상태다.
/천안=박희윤 기자 hypark@sedaily.com
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