한국섬유개발연구원, 식물성 오일로부터 100% 바이오 기반의 지방족 폴리에스터 개발

기존 석유화학 공정(위)과 바이오 공정(아래)을 통한 지방족 폴리에스터 원료 제조공정 비교. /한국섬유개발연구원 제공

한국섬유개발연구원과 한국생명공학연구원은 식물성 오일(oil)을 활용해 100% 바이오 기반의 지방족 폴리에스터를 공동 개발했다.

폴리에스터(Polyester)는 분자 사슬에 에스터(ester)기를 갖는 합성 고분자의 통칭명으로 크게 방향족 폴리에스터와 지방족 폴리에스터로 나뉜다. 방향족 폴리에스터는 벤젠 구조 원료를 이용한 고분자로 섬유와 페트병에 주로 사용되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)가 대표적이며, 자연에서 분해되는 속도가 매우 늦다.

반면, 지방족 폴리에스터는 생분해하는 특성이 있을 뿐만 아니라 옥수수, 사탕수수와 같은 바이오매스 원료를 이용하여 제조할 수 있어 친환경 고분자 개발의 관점에서 많은 관심을 받고 있다.

공동 연구에서 한국생명공학연구원 안정오 박사 연구팀은 효모 균주를 이용해 식물성 오일로부터 지방족 폴리에스터의 원료가 되는 탄소수 12개의 이산(1,12-dodecane dioic acid)과 탄소수 12개의 디올(1,12-dodecane diol)을 각각 대량 생산하는 바이오 공정을 개발했다.

한국섬유개발연구원 장순호 박사 연구팀은 이렇게 합성된 2종의 바이오 단량체를 이용하여 100% 바이오 기반의 지방족 폴리에스터를 개발했으며, 기존 석유화학 기반의 지방족 폴리에스터와 비교할 때 분자량과 열적 특성이 유사한 것을 입증했다.

이번 연구는 석유화학 기반의 플랫폼에 의존하던 기존 폴리에스터 제조산업을 친환경 원료 사용으로 대체함으로써 환경 부하를 줄일 수 있는 해결책을 제시했다는 측면에서 의미가 크다고 할 수 있다.

특히, 유럽을 중심으로 한 환경규제의 전 세계 확산 추세에 따라 바이오플라스틱 사용 확대 정책을 펼치고 있어 향후 섬유, 필름, 포장재 등 분야에 100% 바이오 기반 친환경 소재 개발에 적용이 가능한 기술이라는 점에서 큰 의의가 있다.

한편, 이번 연구는 산업통상부 알키미스트 프로젝트로 수행되었으며, 연구 결과는 재료 과학 분야 세계적 학술지인 ‘저널 오브 바이오리소스 앤 바이오프로덕트(Journal of Bioresources and Bioproducts)’ 온라인판에 게재됐다.

/황인무기자 [e-mail]