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이산화탄소로 쿠션·단열재 만들었다

김만기 기자

파이낸셜뉴스

입력 2020.09.14 12:00

수정 2020.09.14 12:00

화학연구원, 부산대·인제대·KPX케미칼·폼웍스 공동 개발
폼웍스에서 친환경 폴리올을 이용해 만든 화장품 쿠션. 화학연구원 제공
폼웍스에서 친환경 폴리올을 이용해 만든 화장품 쿠션. 화학연구원 제공
[파이낸셜뉴스] 국내 산학연이 공동연구를 통해 이산화탄소로 부드러운 폴리우레탄 화장품 쿠션과 딱딱한 건축 단열재를 만드는 기술을 개발해 시제품 제작에 성공했다.

한국화학연구원 조득희·김동우 박사팀은 KPX케미칼, 폼웍스, 부산대학교, 인제대학교와 함께 이산화탄소를 함유한 친환경 폴리우레탄 소재를 개발했다고 14일 밝혔다.

이번 연구개발은 한국전력공사 사외공모로 진행돼 지난 2016년부터 올해 8월15일까지 국제학술지에 4편의 논문이 발표됐고, 3편의 특허가 출원됐다. 화학연구원은 현재 관련기업과 사업화를 논의중이다.

KPX케미칼에서 친환경 폴리올을 이용해 1m x 6m x 100㎜(왼쪽), 1m x 2m x 50㎜ 크기의 샌드위치 판넬 형태 단열재를 만들었다. 화학연구원 제공
KPX케미칼에서 친환경 폴리올을 이용해 1m x 6m x 100㎜(왼쪽), 1m x 2m x 50㎜ 크기의 샌드위치 판넬 형태 단열재를 만들었다.
화학연구원 제공
한국화학연구원은 이산화탄소를 활용해 폴리우레탄의 원료가 되는 물질인 '프로필렌 카보네이트' 촉매 공정을 개발했다. 연구진은 프로필렌 카보네이트와 이를 원료로 한 폴리올을 파일롯 규모로 생산해 폼웍스와 KPX케미칼에 제공했다.

㈜폼웍스는 폴리우레탄의 부드러운 형태인 화장품 쿠션을, KPX케미칼㈜는 폴리우레탄의 딱딱한 형태인 건축 단열재 시제품을 각각 만들었다.

한국화학연구원은 이산화탄소로부터 '프로필렌 카보네이트' 합성에 필요한 고효율 촉매를 개발하고 파일럿 규모에서 물질 제조에 성공했다. 부산대학교에서는 '프로필렌 카보네이트'의 촉매 반응 메커니즘에 대한 연구를 화학연구원과 공동 수행했고, 인제대학교에서는 이 공정으로 만들어진 폴리올의 적용 확장성에 대해 연구했다.

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

화학연구원이 개발한 이산화탄소로부터 '프로필렌 카보네이트' 합성을 위한 연속 반응기(왼쪽)와 촉매. 화학연구원 제공
화학연구원이 개발한 이산화탄소로부터 '프로필렌 카보네이트' 합성을 위한 연속 반응기(왼쪽)와 촉매. 화학연구원 제공
프로필렌 카보네이트는 폴리올의 원료 물질 외에도 활용 범위가 넓다. 인체에 무해해서 화장품의 유화제로 사용하거나 이차전지의 전해액 또는 극성용매로 사용할 수 있다.

프로필렌 카보네이트는 기존 공정에서 독성이 강한 물질로 만들었는데, 이를 친환경적으로 대체하기 위해 이산화탄소 활용 공정을 전세계적으로 개발하고 있다.

이와함께 연구진은 유럽 등에서 활발히 연구하고 있는 비 이소시아네이트 폴리우레탄 주원료를 만드는 촉매 및 공정을 개발했다.
비 이소시아네이트 폴리우레탄은 접착제, 페인트, 3D 프린팅 소재 등에 쓰이는 원료로서, 향후 이산화탄소를 활용한 폴리우레탄 원료 연구개발 영역이 확대될 것으로 기대된다.

monarch@fnnews.com 김만기 기자

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