KPI뉴스 - UNIST "소파·옷감 원료 '프로필렌 옥사이드' 친환경 생산기술 개발"

  • 구름많음구미29.4℃
  • 구름많음영천28.9℃
  • 구름많음양평26.8℃
  • 흐림홍성26.9℃
  • 구름많음장수26.6℃
  • 연무울산27.9℃
  • 구름많음부안26.9℃
  • 구름많음정선군28.5℃
  • 구름많음북창원28.5℃
  • 구름많음광양시26.6℃
  • 흐림여수25.0℃
  • 박무백령도23.1℃
  • 흐림충주27.5℃
  • 흐림서산26.9℃
  • 구름많음순창군27.5℃
  • 구름많음동두천26.1℃
  • 구름많음북강릉26.0℃
  • 구름많음전주29.2℃
  • 구름많음산청25.7℃
  • 흐림고산22.6℃
  • 구름많음통영24.5℃
  • 흐림영주26.7℃
  • 구름많음세종27.0℃
  • 구름많음금산27.7℃
  • 흐림제천24.8℃
  • 구름많음부산26.2℃
  • 구름많음인천26.4℃
  • 흐림합천27.8℃
  • 구름많음양산시28.8℃
  • 구름많음철원26.9℃
  • 흐림태백24.1℃
  • 구름많음진주27.2℃
  • 흐림순천25.0℃
  • 구름많음울릉도24.2℃
  • 구름많음부여28.2℃
  • 구름많음북부산27.2℃
  • 비서귀포23.5℃
  • 구름많음밀양28.6℃
  • 구름많음보은27.7℃
  • 구름많음임실27.5℃
  • 구름많음군산26.4℃
  • 구름많음의성27.7℃
  • 구름많음거제25.5℃
  • 구름많음강릉29.6℃
  • 흐림청주28.2℃
  • 구름많음광주27.6℃
  • 구름많음영광군27.2℃
  • 구름많음파주26.8℃
  • 구름많음동해25.2℃
  • 구름많음남원27.1℃
  • 구름많음함양군27.7℃
  • 흐림해남25.5℃
  • 흐림원주26.9℃
  • 구름많음대전28.5℃
  • 구름많음서청주27.0℃
  • 구름많음고창군27.3℃
  • 흐림장흥24.4℃
  • 흐림봉화25.7℃
  • 구름많음이천27.0℃
  • 구름많음정읍28.2℃
  • 흐림문경26.5℃
  • 구름많음강화24.8℃
  • 구름많음속초26.2℃
  • 구름많음대구29.1℃
  • 흐림고흥25.0℃
  • 흐림진도군23.8℃
  • 흐림홍천25.5℃
  • 구름많음상주28.0℃
  • 구름많음추풍령26.1℃
  • 흐림성산23.4℃
  • 구름많음청송군27.2℃
  • 흐림천안26.6℃
  • 구름많음안동27.5℃
  • 구름많음울진25.2℃
  • 구름많음거창27.2℃
  • 구름많음고창28.3℃
  • 구름많음경주시29.8℃
  • 흐림목포25.2℃
  • 구름많음김해시27.1℃
  • 구름많음포항28.4℃
  • 흐림완도24.6℃
  • 구름많음보령26.5℃
  • 구름많음창원27.7℃
  • 박무흑산도20.5℃
  • 구름많음춘천27.0℃
  • 흐림수원27.2℃
  • 흐림인제25.3℃
  • 구름많음서울27.1℃
  • 구름많음영덕27.8℃
  • 구름많음의령군27.7℃
  • 흐림강진군26.0℃
  • 구름많음북춘천26.9℃
  • 흐림보성군24.9℃
  • 구름많음남해25.2℃
  • 흐림영월27.7℃
  • 흐림제주24.1℃
  • 구름많음대관령24.0℃

UNIST "소파·옷감 원료 '프로필렌 옥사이드' 친환경 생산기술 개발"

최재호 기자
기사승인 : 2025-10-23 12:04:38
자체 과산화수소 생성해 新구조 촉매로 생산성 8배 향상

전기나 태양에너지 없이 친환경적으로 '프로필렌 옥사이드'를 생산하는 자가 구동 시스템이 울산과학기술원(UNIST) 연구팀에 의해 개발됐다. '프로필렌 옥사이드'는 소파·매트리스의 재료인 폴리우레탄, 옷감과 생수병에 쓰이는 폴리에스터 등 일상 소재 생산에 쓰이는 원료다.

 

▲ 왼쪽부터 곽자훈·장지욱 교수, 김광현·황선우·김태현 연구원 [울산과기원 제공]

 

UNIST는 에너지화학공학과 곽자훈·장지욱 교수가 전남대 조성준 교수 연구팀과 함께 자체 생산된 과산화수소로 프로필렌 옥사이드를 만드는 자가 구동 시스템을 개발했다고 23일 밝혔다.


프로필렌 옥사이드는 프로필렌을 산화시켜 얻기 때문에 생산 과정에서 산화제인 과산화수소가 꼭 필요하다. 이번에 개발한 시스템은 상용 과산화수소 생산 공정과 달리 오염물질이나 탄소배출 없이 과산화수소를 자체 생산할 수 있다. 산소와 포름알데히드라는 물질의 전기화학 반응을 이용하는 원리인데, 이 두 반응의 에너지 높낮이 차 덕분에 외부 전기나 태양광 없이도 자발적으로 작동한다.


생산된 과산화수소는 시스템 안에 별도로 주입된 프로필렌과 반응해 프로필렌 옥사이드를 만든다. 연구팀은 이 산화 반응에 필요한 촉매의 구조를 새롭게 설계해 생산성을 크게 높였다. 기존 제올라이트 기반 촉매(TS-1)가 염기성 환경에서 활성이 급격히 떨어지는 문제를 해결한 것이다. 염기성 조건은 과산화수소가 잘 만들어지기 위한 필수 환경이지만, 촉매 활성이 낮으면 이후 단계인 프로필렌 산화 반응은 제대로 일어나지 않아 결국 프로필렌 옥사이드 생산 효율이 떨어지게 된다.


개발된 시스템은 24시간 동안 1㎠ 기준으로 1,657마이크로몰(μmol)의 프로필렌 옥사이드를 생산했다. 이는 기존에 개발됐던 친환경 과산화수소 기반 생산 공정보다 약 8배 높은 생산성이다. 또 공정 중에 청정에너지 자원인 수소(H₂)도 함께 생산된다.

 

▲ 외부 전기 없이 프로필렌 옥사이드를 생산하는 '자가 구동 시스템' 설명 이미지

 

경제성 분석에 따르면, 이 시스템은 현재 상용화된 생산 방식보다 프로필렌 옥사이드 생산 단가를 약 8% 절감(kg당 2168달러)할 수 있다. 복잡한 전처리 과정이나 고온·고압 장비가 필요 없고, 외부 에너지를 사용하지 않아 설비 투자비와 운영비를 크게 줄일 수 있기 때문이다. 과산화수소를 현장에서 직접 생산해 사용하므로 운송과 저장비용까지 절약할 수 있다.

 

장지욱 교수는 "필요한 곳에 바로 설치해 쓸 수 있는 모듈 단위 공정으로 소규모 현장 맞춤형 생산이 가능해져 대규모 중앙집중식 생산에서 분산형 생산 체계로의 전환을 촉진할 수 있을 것"이라고 말했다.


곽자훈 교수는 "기존 제올라이트 촉매의 오랜 기술적 한계를 단계적으로 극복한 사례"라며 "화학 산업을 지금보다 훨씬 친환경적이고 지속 가능하게 만드는 중요한 발판이 될 것"고 전했다.


이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단(NRF)의 STEAM 연구사업과 기초과학연구원(IBS)의 지원을 받아 수행됐으며, UNIST 연구장비교육·지원처와 포항가속기연구소(PAL) 6D UNIST-PAL 빔라인의 장비 지원을 받았다. 연구결과는 국제학술지 네이쳐 커뮤니케이션즈에 9월 30일 온라인 공개됐다.

 

KPI뉴스 / 최재호 기자 choijh1992@kpinews.kr  

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]