목재 바이오연료 폐기물로 석유화학 원료 생산

김창수 과기연 박사, 니켈 촉매 이용 신기술 개발

2018-08-13     조강희 기자
비식용

[한국에너지신문] 국내 연구진이 바이오에탄올과 바이오디젤을 생산할 때 나오는 목재 폐기물을 이용해 나일론과 항공유 등을 만드는 석유화학 원료를 생산하는 신기술을 개발했다.

김창수 한국과학기술연구원 청정에너지연구센터 박사는 니켈 촉매를 사용해 외부 수소 공급 없이 바이오에탄올 생산공정의 목재 리그닌 부산물인 페놀과 바이오디젤 생산 부산물인 폐글리세롤을 이용해 석유화학산업 원료 물질을 생산하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 연구는 캐나다 브리티시컬럼비아대 교수진과 공동으로 수행했다.

초본·목질계 바이오매스의 30~40%를 차지하는 고분자물질인 리그닌에는 페놀 등 방향족 화합물이 포함돼 있지만, 바이오에탄올 생산과정에서 분해되지 않아 활용이 어려웠다. 글리세롤 역시 마땅한 사용처가 없어 폐기하는 데 애를 먹었다.

연구진은 리그닌을 분해해 얻은 페놀과 바이오디젤 부산물인 폐글리세롤을 물과 함께 니켈 촉매로 220℃ 고온에서 반응시켰다.

그 결과 벤젠과 사이클로헥사놀, 사이클로헥사논 등 항공유와 나일론 등을 제조하는 데 이용할 수 있는 화학물질을 생산하는 데 성공했다. 이제 남은 문제는 리그닌을 효율적으로 분해해 페놀계 화합물로 바꾸는 공정을 개발하는 것이다.

김 박사는 “리그닌을 바이오연료나 화학산업 원료 생산에 활용하는 기술을 개발하는 것은 세계 연구자들의 최대 과제”라며 “초본과 목재를 바이오에탄올 공정에 사용하기 전에 먼저 리그닌을 추출하고 분해하는 방식으로 분해 효율을 높이는 연구를 진행할 계획”이라고 말했다.

한편, 과기연은 2013년부터 캐나다 밴쿠버에 바이오리파이너리 실험실을 현지 브리티시컬럼비아주립대학과 공동으로 설치해 관련 기술을 연구하고 있다. 이 연구결과는 국제학술지 ‘화학공학저널(Chemical Engineering Journal)’에 게재됐다.