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생기원, 친환경 촉매 원천기술로 탄소중립 시대 연다.

- 석유 유래 원료 대체할 C1 가스·바이오매스 기반 촉매 전환 기술 개발

- 95% 넘는 세계 최고 수준의 전환 수율, 다양한 고분자 핵심단량체 제조 원천기술 확보

□ 지구온난화로 인해 한파·폭설, 집중호우 등 이상기후 현상이 더 강해지고 잦아지면서 국제사회는 탄소중립 사회로의 전환을 서두르고 있다.

ㅇ 이를 위해서는 전 세계가 2030년까지 이산화탄소(이하 CO2) 배출량을 2010년 대비 45% 이상 줄여야 한다.

ㅇ 그 방안으로, CO2 포집·활용 기술과 바이오매스(Biomass) 전환 기술이 각광받고 있다. 온실가스의 주범인 CO2 자체를 원료로 사용하거나 화석연료를 친환경 자원으로 대체해 탄소배출량을 감축하는 방식이다.

□ 한국생산기술연구원(원장 이낙규, 이하 생기원)이 재생가능 자원인 ‘C1 가스’와 바이오매스를 이용해 일상에 유용한 원료물질로 전환할 수 있는 촉매기술을 개발, 탄소중립 실현에 필요한 원천기술을 확보했다.

ㅇ ‘C1 가스’는 온실가스 유발물질 CO2와 산업 부생가스 CO처럼 탄소의 개수가 1개인 가스를, 바이오매스는 식물 기반 재생원료를 지칭한다.

ㅇ 개발한 기술은 C1 가스와 바이오매스를 플라스틱 원료물질인 ‘고분자 단량체’로 전환하여 페프(PEF)* 등 친환경 플라스틱 또는 폴리우레탄과 나일론과 같은 생활밀착형 고분자나 합성섬유 등을 생산하는데 각각 사용될 수 있다.

* Polyethylene furandicarboxylate, 100% 식물 기반의 고분자 열가소성 수지

ㅇ 특히 석유 유래 원료를 사용하지 않고도 그와 동일한 소재를 생산할 수 있으며, 그 과정에서 포스젠(Phosgene)과 같은 유독가스도 필요 없다는 것이 이 기술만의 장점이다.

□ 이번 기술을 독자 개발한 생기원 친환경융합소재연구부문 김용진 박사 연구팀은 친환경성과 안전성을 모두 갖춘 새로운 촉매 개발에 초점을 맞춰 지난 20년간 연구를 수행해왔다.

ㅇ 기존 석유화학 소재들은 대부분 견고한 6각형 구조라 자연 분해가 어려웠던 반면, 개발된 기술을 적용한 소재들은 생분해 가능성이 더 높은 5각형 구조여서 환경친화적이다.

ㅇ 또한 바이오매스 기반 FDCA* 신공정의 경우, 순산소(O2) 산화제와 유기용매를 사용해 폭발 위험성이 있는 기존 공정과 달리, 일반 공기와 물을 사용해 안전성까지 높였다.

* 푸란디카르복실산(2,5-Furandicarboxylic Acid), 나무·옥수수 등 바이오매스 기반 친환경 단량체

□ 이 기술을 기반으로 C1 가스와 바이오매스를 원료물질로 전환할 수 있는 수율은 95~99% 이상으로 세계 최고 수준이다.

ㅇ 만약 상용화될 경우, 친환경 소재를 대량 생산할 수 있고 화석연료사용으로 인한 환경비용들도 크게 절감할 수 있을 것으로 기대된다.

ㅇ 특히 화학분야에서 CO₂를 원료로 사용한 생산기술은 이용범위가 넓어 핵심기술로 평가받고 있는 만큼 석유화학 및 관련 기술시장 등에 미칠 영향도 클 것으로 예상된다.

□ 김용진 박사는 “이제는 탄소중립에 맞는 새로운 화학 패러다임이 필요한 시대”라며, “생기원 대표기술 ‘키-테크(Key-Tech)’* 중 하나인 이번 기술을 지속적으로 고도화하여 조기 상용화에 힘쓰겠다.”고 말했다.

* 국가 R&D혁신을 주도하고 소·부·장 독립을 뒷받침할 수 있는 생기원 대표기술로, 뿌리산업 등 전통 제조업의 공정개선부터 4차 산업혁명 기반의 차세대 생산시스템까지 다양한 분야의 143개 기술들로 구성