폐자원으로 나프타 대체…플라스틱·섬유 원료 대량 기술 확보

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 KAIST-한화솔루션 미래기술연구소가 한화솔루션과 폐자원을 활용해 플라스틱과 섬유용 친환경 원료를 대량 생산할 수 있는 바이오 기술을 확보했다고 19일 밝혔다.

최근 석유화학 산업의 필수 원료인 나프타 가격 급등과 공급 불안으로 대체 원료에 대한 필요성이 높아지고 있다. 이번 성과는 자원 공급 안정성과 친환경성을 동시에 확보한 미래형 핵심 기술로 평가받는다.

이 기술은 바이오디젤 생산 공정에서 버려지는 부산물 '글리세롤'을 원료로 삼는다. 버려지는 폐자원을 고부가가치 소재로 전환하기 위해 플라스틱과 화장품의 핵심 소재인 '1,3-프로판디올(1,3-PDO)'을 생산하는 고효율 미생물을 개발하고 발효 공정을 최적화했다.

이번 연구는 실제 산업 현장에 적용 가능한 수준에 도달했다. 연구팀은 실험실 규모를 넘어 대형 공장 설비 적용에 앞서 시험 생산이 되는 300L 규모의 파일럿 공정에서도 높은 생산성을 유지하는 데 성공했다.

특히 컴퓨터 시뮬레이션으로 미생물의 대사 과정을 사전에 설계하는 '디지털 설계 기술'과 항생제 없이도 안정적으로 원료를 뽑아내는 '무항생제 공정'을 도입해 비용과 환경 규제 리스크를 줄였다.

연구팀은 친환경 바이오 플랫폼 연구를 통해 총 6건의 특허를 출원하고 13편의 논문을 게재하는 성과를 거뒀다. 특히 연구 결과를 담은 논문은 국제학술지 네이처 케미컬 엔지니어링(Nature Chemical Engineering) 5월호 표지논문으로 선정될 예정이다.

기술이 실용화될 경우 폐글리세롤을 고부가가치 화학소재 생산에 활용할 수 있어 자원 순환성과 원가 경쟁력을 동시에 확보할 수 있을 것으로 기대된다. 연구팀은 향후 공정 최적화와 생산 규모 확대 연구로 산업 공정 적용과 상용화 가능성을 높을 수 있을 것으로 보고 있다.

김정대 한화솔루션 연구소장은 "이번 연구는 바이오 기반 원료를 활용해 기존 석유화학 공정을 대체할 수 있는 가능성을 확인했다는 점에서 의미가 크다"며 "향후 지속가능한 화학소재 생산과 산업 적용에 중요한 기반이 될 것으로 기대한다"고 말했다.

이상엽 생명화학공학과 특훈교수는 "이번 연구는 미생물 기반의 화학물질 생산이 실험실을 넘어 실제 산업 규모로 충분히 확장될 수 있음을 보여준 사례"라며 "앞으로 다양한 화학소재를 더욱 친환경적으로 생산하는 데 기여할 것"이라고 강조했다.

jongseo12@news1.kr