KIST 연구경험 기반으로 KIST-UBC 바이오리파이너리 현지랩서 증명

전 세계적인 지구온난화에 대응하고, 석유자원을 대체하기 위해 목재 폐기물 같은 바이오매스(비식용 생물연료)를 활용한 연구들이 이뤄지고 있다.

식물자원인 바이오매스에서 유래한 바이오에탄올과 바이오디젤의 경제성이 낮아 보조금이나 사회적 인식에 의존하고 있는 상황에서 국내 연구진이 목재 폐기물을 활용해 석유화학산업의 원료 물질을 생산할 수 있는 방안이 나왔다.

KIST(원장 이병권)는 김창수 청정에너지연구센터 박사팀이 KIST-UBC(University of British Columbia) 바이오 리파이너리 현지랩 프로그램의 일환으로 UBC 교수진과 공동연구를 수행한  결과, 귀금속이 아닌 니켈 촉매를 사용해 외부 수소 공급 없이 서로 다른 공정의 부산물인 리그닌과 폐글리세롤 용액으로부터 석유화학산업의 원료물질을 생산할 수 있는 방법을 제시했다고 1일 밝혔다.      

바이오 리파이너리(Bio-refinery)는 바이오매스를 원료로 화학제품과 바이오연료 등을 생산하는 기술을 의미한다.

이번 연구는 KIST 청정에너지연구센터의 바이오에탄올, 바이오디젤 연구경험을 기반으로 KIST-UBC 바이오리파이너리 현지랩에서 두 공정 부산물을 결합해 항공유와 석유화학물질 생산 기술 개념을 제시하고 증명한 결과이다.  

이번에 개발된 기술을 활용하면 니켈 촉매 상에서 동시반응을 통해 항공유나 나일론 생산원료 화학물질을 생산할 수 있다.

연구진은 고가의 귀금속 촉매 대신 니켈 촉매를 사용해 높은 경제성을 확보했다. 이 기술은 고도화 과정에서 필수적으로 소요되는 외부 수소 공급이 필요하지 않은데, 고도화 공정 중에 발생하는 높은 반응열을 글리세롤의 액상개질 반응에 이용해 문제를 해결했다. 

연구진은 이 기술의 개발을 통해 기존의 비식용 생물연료(biomass) 유래 바이오에탄올 산업과 바이오 디젤 산업의 경제성 향상에 도움이 될 것으로 전망하고 있다.  

KIST-UBC 바이오리파이너리 현지랩의 김창수 박사는 "이번 연구를 계기로 UBC 현지랩의 연구 능력 향상과 KIST 본원에서 활발히 연구 중인 리그닌 중심 바이오리파이너리 연구와도 시너지 효과를 낼 수 있을 것으로 기대한다"라고 말했다. 

한편, KIST는 지난 2013년부터 캐나다 벤쿠버 현지에 KIST-UBC 바이오리파이너리 현지랩을 설치해 석유 대체 기술개발을 통한 기후변화 대응과 지속가능한 성장 가능성을 제시하는 기술을 연구하고 있다.  

이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업으로 수행됐다. 연구결과는 'Chemical Engineering Journal' 최신호에 게재됐다. 

비식용 바이오매스(목질, 초본) 활용 에탄올 생산 부산물인 리그닌 유래 방향족 화합물(페놀)과 바이오 디젤 생산 부산물인 폐글리세롤 용액의 Raney Ni® 촉매 상의 동시반응을 통해 항공유나 나일론 원료물질을 생산한다.<자료=KIST 제공>
비식용 바이오매스(목질, 초본) 활용 에탄올 생산 부산물인 리그닌 유래 방향족 화합물(페놀)과 바이오 디젤 생산 부산물인 폐글리세롤 용액의 Raney Ni® 촉매 상의 동시반응을 통해 항공유나 나일론 원료물질을 생산한다.<자료=KIST 제공>
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