한국생산기술연구원은 백자연, 김용진 친환경융합소재연구부문 연구원팀이 바이오매스에서 높은 수율로 아디프산을 제조할 수 있는 신 촉매기술을 개발했다고 13일 밝혔다.
아디프산은 '나일론6,6' '가소제' '폴리우레탄' 등 산업제품에 쓰인다. 생분해성 플라스틱 소재 PBAT 단량체로도 쓰임새가 커진다.
아디프산은 합성 과정에서 강력한 온실가스인 아산화질소를 발생시킨다. 아산화질소 발생량 약 10%는 아디프산 공정 중 생성되는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 아디프산 수율을 높이는 것이 중요하다.
연구팀은 'FDCA'를 출발물질로 사용, 99% 수율로 아디프산을 얻는 촉매기술을 개발했다. FDCA는 친환경 플라스틱 페프(PEF) 단량체로 가치가 높은 재생 가능 물질이다. 연구팀은 수소화 반응, 수소화 분해 반응 2단계 공정으로 고수율 아디프산을 얻었다. 1단계에서는 FDCA에 수소화 반응을 일으켜 아디프산 중간체 물질을 선택적으로 합성해 냈다. 수소화 반응에는 루테늄을 함유한 산화알루미늄을 촉매로 사용했는데, 루테늄은 가격이 저렴하고, 50도에서 수소화 반응이 가능해 경제적으로 중간체 물질을 합성할 수 있다.
2단계에서는 이온성액체를 촉매이자 용매로 사용, 수소화 분해 반응을 통해 중간체 물질들을 100% 전환했다. 99%의 수율로 아디프산이 생성되는 것을 확인했다. 이온성액체는 수소화 분해 반응을 돕는 것으로 나타났다. 끓는점과 밀도가 높아 반응 후 아디프산과 분리도 쉽다.
이번 연구 성과는 한국연구재단 '기후변화대응기술개발사업' 일환으로 진행돼 화학분야 세계적 학술지 '켐서스켐(ChemSusChem)' 5월 20일자 표지논문에 선정되기도 했다.
백자연 연구원은 “개발 촉매는 FDCA 외에도 다양한 바이오매스 화합물에 적용할 수 있다”며 “미래 화학산업 경쟁력을 높일 수 있도록 실용화 연구에 힘쓰겠다”고 밝혔다.
김영준기자 kyj85@etnews.com
