화학연, 플라스틱 원료 생산 공정 개선...제조단계 연결 효율화 이뤄 작성일 11-01 23 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="bN8Drve4DQ"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="6711d24c9090a12a81f8f7a2ee90fd60bc7f96ea025fd2e323eacdae55fd9f3c" dmcf-pid="Kj6wmTd8OP" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="이마음 연구원이 완성된 플라스틱 원료(FDCA)를 살펴보고 있다." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/01/etimesi/20261101120302748rhkb.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="qTfJnkKpOM" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/01/etimesi/20261101120302748rhkb.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 이마음 연구원이 완성된 플라스틱 원료(FDCA)를 살펴보고 있다. </figcaption> </figure> <p contents-hash="118b27032a483a993aeac5aab645cea192e83b726a37288157f75564777448d6" dmcf-pid="9APrsyJ6D6" dmcf-ptype="general">우리 연구진이 버려지는 목재 톱밥을 플라스틱 원료화하는 생산공정 개선에 성공했다. 과정은 슬림화하면서 원료 생산 효율은 99%를 넘겼다.</p> <p contents-hash="930f9ba61d2b5c4c3c60909530cb22a2592701ba23ae2d71acb091352e057444" dmcf-pid="2cQmOWiPs8" dmcf-ptype="general">한국화학연구원(원장 신석민)은 황동원 박사팀이 한지훈 포스텍 교수팀과 함께 비식용 바이오매스를 '2,5-푸란디카복실산(FDCA)'으로 전환하는 'BMF-AMF-FDCA 연계 공정'을 개발했다고 1일 밝혔다.</p> <p contents-hash="8cef0a5905fb2cf0bf6be35ce9b00056d475435571721bd5e37b84ad5823c2ae" dmcf-pid="VkxsIYnQO4" dmcf-ptype="general">FDCA는 석유계 원료를 대체해 페트병을 만들 수 있는 소재로, 폐목재를 활용한 연구가 활발하다. 실제 산업 현장에서 활용하려면 효율적인 제조단계 연결 기술이 중요하다.</p> <p contents-hash="b09bf7ec17ea2fe82a5c1f6378e0410f61969fa116c6c1873e5ace98a7d274b5" dmcf-pid="fEMOCGLxDf" dmcf-ptype="general">연구팀은 셀룰로오스를 BMF, AMF, FDCA로 전환하는 3단계 공정을 개발했다. 핵심은 첫 단계 고압 반응을 줄이고, 이후 중간물질을 별도로 분리·정제하거나 용매를 교체하는 과정을 최소화한 것이다.</p> <p contents-hash="d73b0c61852275418e2cddbd83e523e684fe443aca6f11f2a16f4947eddd74bd" dmcf-pid="4DRIhHoMrV" dmcf-ptype="general">먼저 황산과 브로마이드염을 사용해 고압 공정 없이 대기압에서도 셀룰로오스를 BMF로 전환했다. 물·기름처럼 섞이지 않는 두 액체를 활용하는 방식으로, 불안정한 중간물질이 만들어지면 기름층으로 빠르게 이동시켜 불필요한 부산물 생성을 줄인다.</p> <p contents-hash="05d04514ee9cfcc70d551285258b96f788547f254620492e87428f2afb5d4f16" dmcf-pid="8weClXgRs2" dmcf-ptype="general">그 결과 셀룰로오스에서 BMF 수율은 최대 82%에 달했고, 생산성은 기존 CMF·BMF 공정보다 3배 이상 높았다. 10ℓ 반응기에서도 수율 73~79%를 확인했으며, 할로겐계 물질 사용량은 기존 염산 기반 CMF 공정보다 30배 이상 줄였다.<br></p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="4bd8c79cfde7122c1601b1fcc77693471fa70912fdb60f351eba8bd4756c4ce4" dmcf-pid="6rdhSZaeI9" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="폐목질 셀룰로오스 활용 플라스틱원료 생산 공정 개요(AI 활용 제작)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/01/etimesi/20261101120304007wegm.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="B9qoarfzIx" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/01/etimesi/20261101120304007wegm.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 폐목질 셀룰로오스 활용 플라스틱원료 생산 공정 개요(AI 활용 제작) </figcaption> </figure> <p contents-hash="ac97143cd5aefa1a170de4596943fecf835bc8856d0c00b54bbc84b31f6e1cd6" dmcf-pid="PRzLgwV7mK" dmcf-ptype="general">이후 BMF를 상온에서 AMF로 연속 전환했다. 1ℓ 규모 반응기에서 한 번 통과하는 것만으로 95% 이상의 수율을 얻었다. 불순물을 제거한 뒤에는 반응에 사용된 이온교환수지를 재생하면서 15회 운전 반복에도 AMF 수율 97%를 보여줬다.</p> <p contents-hash="93babe1581b25b0cbd9c1cc90d17d44db18f7bfd0167178711b284e50b39f799" dmcf-pid="Qeqoarfzmb" dmcf-ptype="general">최종 단계에서는 AMF를 추가 정제하지 않고 바로 산화해 순도 99% 이상의 FDCA를 생산했다. 전체 과정을 고려한 FDCA 총 질량 수율은 셀룰로오스 기준 최대 56.8%(몰 수율 59%), 목재 톱밥 기준 45.5%(몰 수율 47.2%)였다. 2022년 네덜란드 흐로닝언대 등의 셀룰로오스 기준 총 질량 수율 32.7% 보다 높은 결과다.</p> <p contents-hash="70438f91152589a0a2a2b628e223845faf400b245d99585cd8d4e5c644e8294d" dmcf-pid="xdBgNm4qwB" dmcf-ptype="general">공정 시뮬레이션 전과정평가 결과, FDCA 1㎏ 생산 시 온실가스 배출은 이산화탄소 환산량 기준 2.77㎏으로, 기존 식용 당 공정의 6.91㎏보다 약 60% 낮았다. 화석자원 사용량도 47.9% 감소했다.</p> <p contents-hash="72c8d1f28646a943b3ad17f88cc788b479ef0fe09b8a28ea54510a83dfa2e629" dmcf-pid="yHwF0KhDEq" dmcf-ptype="general">황동원 박사는 “식용자원 대신 목질계 바이오매스를 활용한 플라스틱 원료 제조 단계별 공정 효율화를 달성한 성과”라고 밝혔고, 신석민 화학연 원장은 “바이오매스를 고부가가치 화학소재로 전환하는 탄소중립의 주요 기술로 활용되길 기대한다”고 말했다.</p> <p contents-hash="951c7a46be6aae8880a963e1eaee84fd7ab20694cf580315f7a0fd789bd93329" dmcf-pid="WXr3p9lwrz" dmcf-ptype="general">이번 연구는 국제학술지 캐미컬 엔지니어링 저널에 이달 게재됐다. 엄인용·김지훈 화학연 박사, 유지윤·권기현 포스텍 박사과정생이 공동 1저자로 참여했다.</p> <p contents-hash="949f685cba33a2eb5e64a66415a90ef19858c4d8841115de99ad4f609ee79f61" dmcf-pid="YZm0U2Srs7" dmcf-ptype="general">김영준 기자 kyj85@etnews.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 “실패 연구도 성과로 인정해야”…KAIST, 국회에 제도 개선 제안 11-01 다음 범부처 통합연구지원시스템, 연구자 눈높이로 대폭 변신 11-01 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
