KAIST와 한화솔루션이 석유 유래 나프타를 대체할 수 있는 바이오 기반 친환경 원료 생산 기술을 확보했다.
KAIST는 KAIST-한화솔루션 미래기술연구소가 한화솔루션과 함께 폐자원을 활용해 플라스틱과 섬유용 친환경 원료를 대량 생산할 수 있는 바이오 기술을 확보했다고 19일 밝혔다.
이번 기술은 바이오디젤 생산 과정에서 발생하는 부산물인 폐글리세롤을 원료로 활용한다. 연구진은 폐글리세롤을 플라스틱과 화장품 등에 쓰이는 핵심 소재인 1,3-프로판디올(1,3-PDO)로 전환하기 위해 고효율 미생물을 개발하고 발효 공정을 최적화했다.
나프타는 석유화학 산업의 주요 원료로, 플라스틱과 섬유 등 다양한 화학소재 생산에 사용된다. 최근 나프타 가격과 공급 불확실성이 커지면서 대체 원료 확보 필요성이 높아지고 있다. KAIST와 한화솔루션은 이번 성과가 석유 기반 원료 의존도를 낮추고, 자원 순환성과 공급 안정성을 함께 높일 수 있는 기술이라고 설명했다.
연구진은 실험실 수준을 넘어 300리터 규모의 파일럿 공정에서도 높은 생산성을 유지하는 데 성공했다. 이는 연구실에서 개발한 미생물 기반 생산 전략이 실제 산업 공정으로 확장될 수 있음을 확인한 결과다.
이번 연구에는 컴퓨터 시뮬레이션으로 미생물의 대사 과정을 사전에 설계하는 디지털 설계 기술도 활용됐다. 연구진은 항생제를 사용하지 않고도 안정적으로 원료를 생산하는 무항생제 공정을 도입해 생산 비용과 환경 규제 리스크를 낮추는 방향으로 공정을 설계했다.
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 KAIST 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 밝혔다.
한편 KAIST와 한화솔루션은 2015년 11월부터 공동 연구를 이어왔다. 이번 연구는 양측의 10년간 협력 성과로, 연구 과정에서 총 6건의 특허를 출원하고 13편의 논문을 게재했다.
이번 성과를 담은 논문은 국제 학술지 ‘네이처 케미컬 엔지니어링(Nature Chemical Engineering)’ 5월 12일 자에 게재됐다. 해당 논문은 5월호 표지논문으로도 선정될 예정이다.
헬로티 이동재 기자 |
