종이 만들고 남은 찌꺼기로 나일론 원료 만드는 촉매공정 개발
2022-06-20 차형석 기자
연구팀은 산업 공정에서 배출된 부산물인 ‘리그닌’(Lignin)에서 탄소 화합물과 방향족 화합물을 추출해 나일론 섬유의 원료인 ‘카프로락탐’(Caprolactam)과 ‘아디프산’(Adipic acid)을 제조하는 촉매 공정을 개발했다.
이 공정은 ‘리그닌을 이용한 고분자 단량체의 제조 방법’이라는 이름으로 특허 출원됐다. 리그닌은 목재의 15~35%를 구성하는 성분으로, 종이를 만드는 펄프 공정이나 바이오 연료 생산 시 나오는 부산물이다.
유용한 방향족 물질이 많고 산업적으로 배출되는 양도 상당해 제지회사에서 배출된 리그닌은 전량 회수돼 전력과 스팀 공급원으로 이용되기도 한다. 하지만 이산화탄소 배출 등의 문제와 고부가가치 활용에는 한계가 있었다.
이에 연구팀은 리그닌에 수열 반응(100℃, 1기압 이상 고온·고압의 물이 관여하는 반응)을 적용해 수용성 유분, 탄소 분말, 리그닌 오일 등 서로 다른 성분을 분리해냈다. 이 가운데 수용성 유분에서는 나일론 원료로 전환할 기초 물질이 되는 ‘구아이아콜’(Guaiacol)을 추출했다.
연구팀은 또 탄소 분말과 리그닌 오일로 만든 탄소 구조체에 산화몰리브덴이나 팔라듐을 추가해 반응 촉매를 만들었다.
구아이아콜에 두 촉매를 단계적으로 반응시킨 뒤, 산을 이용한 촉매 반응까지 추가하면 나일론 원료가 만들어진다고 연구팀은 설명했다.
안광진 교수는 “산업 공정에서 배출되는 폐기물은 골칫덩어리일 수밖에 없는데 이를 재처리해 고부가가치를 갖도록 원료화하는 기술을 개발한 것”이라고 말했다.
차형석기자 stevecha@ksilbo.co.kr