KPI뉴스 - UNIST, 종이 만들고 남는 찌꺼기로 '나일론 원료' 공정 개발

  • 흐림의성18.7℃
  • 흐림합천18.8℃
  • 흐림통영16.4℃
  • 구름많음이천20.5℃
  • 맑음서산18.5℃
  • 흐림고창군16.2℃
  • 구름많음동두천20.7℃
  • 흐림구미19.1℃
  • 흐림보령16.5℃
  • 흐림영월18.8℃
  • 흐림거창18.1℃
  • 흐림진주17.6℃
  • 흐림북강릉15.1℃
  • 구름많음완도19.8℃
  • 흐림장흥17.0℃
  • 흐림광양시18.0℃
  • 구름많음인제18.9℃
  • 구름많음동해14.7℃
  • 흐림추풍령17.0℃
  • 흐림창원16.1℃
  • 흐림정선군18.5℃
  • 흐림영천17.5℃
  • 흐림봉화16.7℃
  • 흐림목포15.3℃
  • 흐림대전18.7℃
  • 흐림영광군14.9℃
  • 흐림영주17.7℃
  • 흐림금산17.5℃
  • 흐림울산15.7℃
  • 흐림보성군17.6℃
  • 흐림진도군15.8℃
  • 구름많음대관령12.5℃
  • 구름많음속초15.0℃
  • 흐림보은17.8℃
  • 흐림성산15.2℃
  • 흐림세종19.0℃
  • 구름많음원주19.6℃
  • 흐림장수15.7℃
  • 흐림고흥17.7℃
  • 구름많음서울21.0℃
  • 맑음강화17.1℃
  • 흐림순천16.1℃
  • 흐림남해16.9℃
  • 구름많음홍성20.0℃
  • 흐림군산14.7℃
  • 흐림거제16.5℃
  • 흐림부여19.2℃
  • 흐림부산16.1℃
  • 흐림흑산도13.7℃
  • 흐림청송군16.2℃
  • 흐림제천17.7℃
  • 흐림태백14.3℃
  • 흐림북창원18.0℃
  • 흐림영덕13.7℃
  • 흐림산청17.8℃
  • 구름많음양평19.7℃
  • 흐림안동18.2℃
  • 흐림해남17.0℃
  • 흐림여수16.6℃
  • 흐림함양군19.1℃
  • 맑음백령도13.5℃
  • 흐림광주17.3℃
  • 흐림상주18.7℃
  • 비서귀포16.2℃
  • 구름많음강릉17.4℃
  • 흐림남원17.7℃
  • 흐림울릉도13.7℃
  • 흐림강진군18.0℃
  • 구름많음춘천21.1℃
  • 흐림순창군18.0℃
  • 흐림김해시16.5℃
  • 흐림청주19.1℃
  • 구름많음파주20.5℃
  • 흐림의령군18.1℃
  • 구름많음인천17.6℃
  • 구름많음홍천20.4℃
  • 흐림고산14.0℃
  • 흐림밀양19.3℃
  • 구름많음서청주19.4℃
  • 흐림제주15.8℃
  • 흐림북부산17.3℃
  • 흐림포항15.8℃
  • 구름많음북춘천20.1℃
  • 구름많음충주18.9℃
  • 흐림전주18.3℃
  • 흐림양산시17.4℃
  • 구름많음천안18.7℃
  • 흐림울진14.1℃
  • 흐림고창15.4℃
  • 구름많음수원19.3℃
  • 흐림문경18.3℃
  • 흐림부안15.7℃
  • 흐림경주시17.3℃
  • 구름많음철원19.3℃
  • 흐림임실16.8℃
  • 흐림대구18.7℃
  • 흐림정읍16.7℃

UNIST, 종이 만들고 남는 찌꺼기로 '나일론 원료' 공정 개발

박동욱 기자
기사승인 : 2022-06-19 09:19:31
촉매 공정 특허 출원 및 국제학술지 발표…"자원과 환경 다 잡는 기술" 종이를 만드는 과정에서 나오는 찌꺼기(크래프트 리그닌)를 활용해 '나일론 원료'를 만드는 촉매 공정이 울산과학기술원(UNIST·유니스트) 연구팀에 의해 개발됐다.

▲ 왼쪽부터 안광진·김용환 유니스트 에너지화학공학과 교수 [울산과학기술원 제공]

유니스트는 안광진·김용환 에너지화학공학과 교수팀이 산업공정에서 배출된 부산물인 '리그닌'에서 탄소 화합물과 방향족화합물을 추출, 나일론 원료인 '카프로락탐'(Caprolactam)과 '아디프산'(Adipic acid)을 제조하는 촉매 공정을 개발해 특허를 출원했다고 19일 밝혔다.

'리그닌'(Lignin)은 목재의 15~35%를 구성하는 성분으로, 종이를 만드는 펄프 공정이나 바이오 연료를 생산하면서 나오는 부산물이다.

리그닌 속에는 유용한 방향족 물질이 많고 산업적으로 배출되는 양도 상당하다. 제지회사에서 배출된 리그닌은 전량 회수돼 전력 및 스팀 공급원으로 이용된다.

하지만 이산화탄소 배출 등의 문제와 고부가가치 활용에는 한계가 있다. 또 산업공정에서 나오는 리그닌에 다량의 오염물질이 포함돼 있고, 구조도 복잡해 다른 물질로 쉽게 전환하기 어려웠다.

안광진·김용환 교수팀은 국내 제지 및 석유화학기업에서 제공한 리그닌 부산물을 이용해 유용한 물질을 얻을 방법을 찾았다. 우선 리그닌에 수열 반응을 적용해 오염물 등 서로 다른 성분을 분리해냈다. 분리된 성분 중 '수용성 유분'에서는 '구아이아콜'(Guaiacol)을 추출해 나일론 원료로 전환할 기초물질로 삼았다.

리그닌의 다른 성분인 '탄소 분말'과 '리그닌 오일'은 반응 촉매를 만드는 데 쓰였다. 두 물질로 만든 탄소 구조체에 산화몰리브덴(MoO₂)이나 팔라듐(Pd)을 추가해 용도에 맞게 쓰기로 한 것이다. 구아이아콜에 두 촉매를 단계적으로 반응시킨 뒤, 산(acid)을 이용한 촉매 반응까지 추가하면 나일론 원료가 만들어진다.

이준경 박사과정 연구원은 "오염물이 함유된 산업용 리그닌 부산물에서 유용한 물질을 추출할 뿐 아니라 다른 잔여물을 촉매 제조에 활용함으로써 리그닌의 활용을 극대화했다"며 "나일론-6과 나일론-6,6의 초기 물질인 카프로락탐과 아디프산을 둘 모두를 합성할 수 있는 촉매 공정"이라고 설명했다. 

안광진 교수는 "산업공정에서 배출되는 폐기물은 골칫덩어리일 수밖에 없는데 이를 재처리해 고부가가치를 갖도록 원료화하는 기술을 개발한 것"이라며 "그동안 복잡한 공정과 다양한 부산물 때문에 상용화가 어렵던 목질계 부산물 처리와 고부가가치화 등에 응용될 가능성이 큰 기술"이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 '기후변화대응기술개발사업'과 그 후속 과제인 '기후·환경연구개발사업'의 지원으로 수행됐다.

발명된 기술은 촉매와 화학공학 분야의 국제학술지 '촉매과학 및 기술'(Catalysis Science & Technology)'6월호 뒤표지 논문으로 선정됐다. 

▲ '촉매과학 및 기술' 뒤 표지 모습 [유니스트 제공]

KPI뉴스 / 박동욱 기자 pku24@kpinews.kr

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]