이산화탄소 활용 화장품쿠션·건축단열재 만든다

화학연, 친환경 폴리올 원료물질 제조 촉매공정 개발

㈜폼웍스에서 친환경 폴리올을 이용한 화장품 담지체 쿠션 제조를 위해 발포한 모습. (한국화학연구원 제공) © 뉴스1

(대전=뉴스1) 심영석 기자 = 온실가스인 이산화탄소를 활용해 친환경 폴리우레탄 화장품 및 건축 단열재를 만드는 기술이 개발돼 시제품 제조에 성공했다.

한국화학연구원(이하 화학연) 조득희·김동우 박사팀은 ΔKPX케미칼㈜ Δ㈜폼웍스 Δ부산대학교 Δ인제대학교와 함께 '이산화탄소를 함유한 친환경 폴리우레탄 소재 개발’ 연구사업을 수행, 이같은 성과를 거뒀다고 14일 밝혔다.

화학연은 온실가스인 이산화탄소를 활용해 폴리우레탄 소재의 원료가 되는 기초 단량체 물질 ‘프로필렌 카보네이트’의 촉매 공정을 개발했다.

‘프로필렌 카보네이트’는 ‘폴리올’의 기초 원료이며, ‘폴리올’은 폴리우레탄의 원료가 된다.

연구진은 ‘프로필렌 카보네이트’와 이를 원료로 한 ‘폴리올’을 파일롯 규모로 생산해 기업 ㈜폼웍스와 KPX케미칼㈜에 제공했다.

이를 바탕으로 ㈜폼웍스는 폴리우레탄의 부드러운 형태인 화장품 쿠션을, KPX케미칼㈜는 폴리우레탄의 딱딱한 형태인 건축 단열재 시제품을 각각 제조하는 데 성공했다

.‘프로필렌 카보네이트’는 폴리올의 원료 물질 외에도 활용 범위가 넓다. 인체에 무해해서 화장품의 유화제로 사용하거나 이차전지의 전해액 또는 극성용매로 사용할 수 있다.

KPX케미칼에서 친환경 폴리올을 이용하여 제조한 샌드위치 판넬 형태의 건축 단열재 © 뉴스1

‘프로필렌 카보네이트’는 기존 공정에서 독성이 강한 물질로 만들었는데, 이를 친환경적으로 대체하기 위해 온실가스인 이산화탄소 활용 공정을 전 세계적으로 개발하고 있다.

이산화탄소는 열역학적으로 매우 안정된 물질이어서 이를 유용한 물질로 전환하기 위해서는 높은 에너지가 필요하다.



따라서 반응 에너지를 높여주는 촉매 공정이 필수적이다. 중국과 독일에서 촉매 공정을 개발했고 국내에서는 최근 여러 논문들이 보고되고 있지만 실험실 규모에 그치고 있으며 효율이 낮다.

이산화탄소로부터 ‘프로필렌 카보네이트’ 합성을 위한 연속 반응기(왼쪽) 및 촉매.© 뉴스1

한국화학연구원은 이산화탄소로부터 ‘프로필렌 카보네이트’ 합성에 필요한 고효율 촉매를 개발하고 파일럿 규모에서 물질 제조에 성공했다.

부산대에서는 ‘프로필렌 카보네이트’의 촉매 반응 메커니즘에 대한 연구를 화학연과 공동 수행했고, 인제대학교에서는 본 공정으로 만들어진 폴리올의 적용 확장성에 대해 연구했다.



연구진은 촉매를 연속적으로 대량 생산할 수 있는 반응기를 구축했으며, 현재 촉매의 반응성을 개선하기 위한 후속 연구를 진행하고 있다.

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