아주대 연구팀, 이산화탄소 활용 친환경 플라스틱 제조 '세계 최초 개발'

세계 최초 고활성에 고함량·경제성도 높아
연세대·성균관대 함께 참여

【파이낸셜뉴스 수원=장충식 기자】 국내 연구진이 이산화탄소를 통해 친환경 고분자 소재 플라스틱 PPC를 제조할 수 있는 고활성 촉매를 세계 최초로 개발하는 데 성공했다.

23일 아주대학교는 화학과 장혜영 교수팀이 이산화탄소로부터 친환경 고분자 소재인 PPC(polypropylene carbonate)를 제조할 수 있는 고활성 촉매 개발에 성공했다고 밝혔다.

해당 내용은 '박막형 아연-갈산 촉매를 활용한 이산화탄소 고분자 합성(Ultrathin Zn-Gallate Catalyst: A Remarkable Performer in CO2 and Propylene Oxide Polymerization)'이라는 제목으로 유명 학술지 'ACS 서스테이너블 케미스트리&엔지니어링(ACS Sustainable Chemistry&Engineering)' 2월 온라인판에 부표지 논문(Supplementary Journal Cover)으로 게재됐다.

이번 성과는 교내외 연구진과의 공동 연구를 통해 이루어졌으며, 촉매화학, 무기화학, 고분자화학, 재료화학, 물리학 분야의 융합 연구로 진행됐다.

아주대 이분열 교수(응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과)와 박지용 교수(물리학과·대학원 에너지시스템학과)뿐 아니라 연세대·성균관대 연구진도 참여했다.

장혜영 교수팀이 촉매·고분자 제조를 맡았고, 이분열·박지용 교수팀과 연세대·성균관대 연구팀이 촉매 및 고분자의 분석을 맡았다.

플라스틱 산업은 화석 원료를 기반으로 하기 때문에 원유 추출, 플라스틱 제조, 플라스틱 사용 및 폐기 등의 과정에서 다량의 온실가스를 배출한다.

이에 따라 현 구조의 플라스틱 산업은 지속가능한 발전에 저해가 되며, 이산화탄소 배출로 탄소 중립(Net-Zero) 문제와 충돌하고 있다.

이에 지속 가능한 탄소원인 이산화탄소로부터 플라스틱을 제조하는 기술은 환경과 경제 두 가지 측면에서 주목받고 있다.

이산화탄소로부터 PPC를 제조하는 공정의 핵심은 촉매 기술이기에 그동안 이산화탄소로부터 플라스틱의 원료인 PPC(Polypropylene carbonate)를 제조할 수 있는 다양한 종류의 균일 촉매와 불균일 촉매가 개발돼 왔다.

그러나 독성이 없고 활성과 단가를 모두 만족하여 실제 산업에 적용 가능한 촉매는 그 수가 제한되어 있다.

이 과정에서 아주대 공동 연구팀은 이산화탄소 첨가 비율이 높으면서도 활성이 매우 높은 무독성의 촉매를 세계 최초로 개발하는 데 성공했다.

장혜영 아주대 교수는 "이산화탄소 첨가 비율이 높으면서, 활성도까지 기존의 DMC 촉매 수준 으로 높은(98% 이상) 불균일 촉매를 세계 최초로 보고 했다는데 이번 연구의 의의가 있다"며 "석유화학 기반의 폴리카보네이트 플라스틱 산업을 이산화탄소 활용 친환경 고분자로 대체할 수 있는 혁신적 촉매 기술이 될 것으로 생각한다"고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 'Carbon to X' 사업의 지원을 받아 수행됐다.

[e-mail] 장충식 기자