이산화탄소로 플라스틱 제조 시대 열렸다..."설비 투자 없이 곧바로 제조 가능"

=부산대 김일 교수팀 국제학술지 게재
=석유 기반 플라스틱 빠르게 대체할 듯
=미세 플라스틱 문제까지 해결 가능

이산화탄소로 플라스틱을 제조할 수 있는 기술을 부산대 연구진이 개발했다. 제조 설비의 추가 투자 없이 곧바로 투입할 수 있어 석유 기반의 플라스틱 시장이 빠르게 재편될 것이라는 평가다. 특히, 이산화탄소 기반의 플라스틱은 생분해가 빠르게 일어 미세 플라스틱 문제 해결에도 큰 효과를 보인 것으로 연구 결과 나타났다.

김일 부산대 응용화학부 교수. 부산대 제공

부산대는 김일 응용화학공학부 교수 연구팀이 이산화탄소를 에폭시계 단량체와 중합해 다양한 구조와 기능성을 가진 카보네이트계 폴리올을 제조하는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

폴리올은 일상에서 널리 사용되는 폴리우레탄의 핵심 원료다. 이산화탄소로 플라스틱을 제조하게 되는 셈이다.

이산화탄소는 드라이아이스나 탄산음료의 원료로 사용될 정도로 안정돼 그동안 화학 반응 원료로 사용하기 까다로운 조건으로 알려졌다. 김 교수 연구팀은 가격이 저렴한 금속 촉매를 개발해 이산화탄소를 에폭시계 단량체와 중합하는 데 성공했다. 특히 제조 과정에서 고분자의 기능성과 구조의 정교한 조절도 달성했다.

일선 제조 공정에서 석유를 원료로 한 플라스틱을 빠르게 대체할 것으로 기대된다. 김 교수팀은 폴리올 말단의 기능기(유기화합물의 성질을 결정하는 원자단)와 점도를 조절해 폴리우레탄 공정에 바로 투입할 수 있다는 사실을 발견했다. 새로운 설비 투자 없이 곧바로 사용할 수 있다는 의미다.

특히, 기능기 변화에 따라 독성이 강한 이소시아네이트를 사용하지 않고도 폴리우레탄을 제조할 수 있다. 생분해가 쉽게 일어나 미세 플라스틱 발생 문제도 줄일 수 있다는 장점이 있다.

연구팀에 따르면 연질(스펀지) 및 경질(건축내장재) 발포제품 시장을 중점적으로 공략할 수 있을 것으로 전망된다. 관련 시장은 시장이 연평균 6% 이상 성장하고 있으며 2027년까지 전 세계 시장 규모가 약 500억 달러에 이를 것으로 추산된다.

연구팀은 20여 건의 관련 특허를 출원했다.

김 교수는 “이산화탄소를 카보네이트계 폴리올 제조를 위한 원료로 활용할 경우 환경문제를 해결함은 물론 현재 폴리우레탄 제품의 여러 가지 문제를 해결함과 동시에 고부가가치 제품을 창출하는 일거양득의 효과를 기대할 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단의 개인 기초연구와 산업통상자원부에서 시행한 산업기술혁신 사업의 기술개발 중 포집  활용 고부가 케미컬 제조 실증기술 개발의 지원으로 수행됐으며, 연구 성과는 국제 학술지 '저널 오브  유틸라이제이션(Journal of CO2 Utilization)'에 지난 7일 게재됐다.

부산=민건태 기자

▶ 클래식과 미술의 모든 것 '아르떼'에서 확인하세요
▶ 한국경제신문과 WSJ, 모바일한경으로 보세요