목재 폐기물 활용 석유화학원료 생산 기술 개발

[이데일리 이연호 기자] 국내 연구진이 목재 폐기물을 활용해 석유화학산업의 원료 물질을 생산해 낼 수 있는 새로운 기술을 개발했다.

비식용 바이오매스(목질, 초본) 활용 에탄올 생산 부산물인 리그닌 유래 방향족 화합물(페놀)과 바이오 디젤 생산 부산물인 폐글리세롤 용액의 Raney Ni® 촉매 상 동시반응을 통해 항공유 및 나일론 원료물질 생산. 그래픽=KIST.

한국과학기술연구원(KIST)는 청정에너지연구센터 김창수 박사가 캐나다 밴쿠버에 소재하는 KIST-UBC(University of British Columbia) 바이오 리파이너리(Bio-refinery) 현지랩 프로그램에서 UBC 교수진들과 공동연구를 통해 귀금속이 아닌 니켈 촉매를 사용해 외부 수소의 공급 없이 두 개의 서로 다른 공정의 부산물인 리그닌과 폐글리세롤 용액으로부터 석유화학산업의 원료물질을 생산해 낼 수 있는 새로운 기술의 개념을 제시했다고 1일 밝혔다.

이번에 개발한 기술은 니켈 촉매 상에서 동시반응을 통해 항공유(Aviation Fuel) 및 나일론 생산원료 화학물질을 생산할 수 있다. 연구진은 고가의 귀금속 촉매 대신 니켈 촉매를 사용해 높은 경제성을 확보했다. 또 이 기술은 고도화 과정에서 필수적으로 소요되는 외부 수소의 공급이 필요하지 않은데 고도화 공정 중에 발생하는 높은 반응열을 글리세롤의 액상개질(수소생산) 반응에 이용해 문제를 해결했다.

이번 연구는 KIST 청정에너지연구센터의 바이오에탄올, 바이오디젤 연구경험을 기반으로 KIST-UBC 바이오리파이너리 현지랩에서 두 공정 부산물을 결합해 항공유 및 석유화학물질을 생산하는 기술의 개념을 제시하고 증명한 결과이다.

KIST는 이번 연구가 서로 다른 두 개체의 조합을 통한 새로운 대안의 방향제시라는 측면에서 더 큰 의미를 갖는다고 설명했다. 기술적으로는 촉매 상에서 두 개의 서로 다른 부산물을 활용한 고부가가치 산물 생산이 가능해졌으며 협력연구의 측면에서는 바이오리파이너리 현지랩을 통한 KIST와 UBC의 공동 노력의 결과물로 국제협력의 새로운 모델을 제시했다. 연구진은 이 기술의 개발을 통해 기존의 비식용 생물연료(바이오매스) 유래 바이오에탄올 산업과 바이오 디젤 산업의 경제성 향상에 도움이 될 것으로 전망하고 있다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 기관고유사업으로 수행됐다. 연구결과는 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’ 최신호에 게재됐다.