보고서 정보
주관연구기관 |
(주)GS칼텍스 |
연구책임자 |
이희종
|
참여연구자 |
김덕기
,
최기욱
,
권건오
,
원종인
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2015-05 |
과제시작연도 |
2014 |
주관부처 |
산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 |
TRKO201600017999 |
과제고유번호 |
1415134722 |
사업명 |
바이오의료기기산업핵심기술개발사업 |
DB 구축일자 |
2017-09-20
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키워드 |
2.3-부탄다이올.바이오매스.Klebsiella.발효.분리/정제.Scale-up.
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초록
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□ 최종목표
바이오매스를 원료로 2,3-부탄다이올을 생산할 수 있는 발효 공정 및 환경친화적인 분리/정제 공정 개발
□ 개발내용 및 결과
• 2,3-BDO 생산 균주 탐색 및 선정 (2종)
- Klebsiella Oxytoca, Klebsiella Pneumoniae
• 사용 가능 탄소원 탐색 및 최적화 : 전분질계, 섬유소계 바이오매스
• 2,3-BDO 생합성 경로 탐색
• 최적 발효 조건 탐색 : 상용배지 개발 및 최적화
• 분리/정제 공정 screening을 위한 Feasibi
□ 최종목표
바이오매스를 원료로 2,3-부탄다이올을 생산할 수 있는 발효 공정 및 환경친화적인 분리/정제 공정 개발
□ 개발내용 및 결과
• 2,3-BDO 생산 균주 탐색 및 선정 (2종)
- Klebsiella Oxytoca, Klebsiella Pneumoniae
• 사용 가능 탄소원 탐색 및 최적화 : 전분질계, 섬유소계 바이오매스
• 2,3-BDO 생합성 경로 탐색
• 최적 발효 조건 탐색 : 상용배지 개발 및 최적화
• 분리/정제 공정 screening을 위한 Feasibility test
• Lab. scale 분리/정제 조업 조건 최적화 및 Pilot scale-up
• Pilot 운전을 통한 고순도 2,3-BDO 정제 기술 확보
□ 기술개발 배경
• 세계 화학제품의 60%를 차지하는 범용 화학제품 및 폴리머 단량체를 바이오매스로부터 생산하는 기술 개발을 통하여 세계 화학제품 시장의 변화를 주도할 필요가 있음. 그러나 유용한 플랫폼용 바이오화학물질 생산기술에 관한 연구개발은 거의 전무한 상태이며, 이에 대한 연구가 시급함
• 현재까지 2,3-BDO 생산 가능한 균주의 발굴, 재조합 균주 개량 기술 등이 국내외 연구진에 의해 많이 개발되지 못하였으므로 이들 기술을 개발할 경우 바이오화학산업의 원천기술을 다수 확보할 것으로 예상됨
• 본 과제를 통하여 2,3-BDO를 고효율 저비용으로 생산하고 이를 고부가 화학제품으로 전환하는 바이오․화학 하이브리드 공정 기술을 개발함으로서 저탄소 녹색성장을 추구하는 성장동력의 기반을 확립할 수 있음
□ 핵심개발 기술의 의의
• 현재 전세계적으로 2,3-BDO 상업 공정을 가동하고 있는 회사는 존재하지 않으며, 학계에서 Lab. Scale 수준의 기초적인 연구를 진행하고 있음
• 본 과제를 통하여 고효율 생산 균주를 개발하고, 경쟁력 있는 발효 및 분리 공정을 개발할 경우 2,3-BDO 생산 기술에 대하여 전 세계적으로 주도적인 위치를 선점할 수 있음
• 2,3-BDO을 포함하는 C-Zero 하이드로카본 생산 기술은 바이오리 파이너리 기술의 원천 기술 개발 확보 측면에서 중요한 기술이며, 2,3-BDO 생산 균주 개발, 저가 기질 이용 생산 기술 및 공정 확보, 유도체 전환 및 생산을 위한 촉매와 반응 공정의 최적화 등의 핵심 기술에 대한 개발이 완료 될 경우 2,3-BDO 생산 기술에 대한 상업화 및 시장 진입이 가능할 뿐만 아니라 이들 요소 기술을 기반으로 후속 바이오케미칼 상업화에 따른 신시장 창출 및 점유율 확대를 통하여 국가경쟁력을 강화할 수 있음
• 현재 화학 산업과 시장은 생물 유래 생물 소재 또는 바이오플라스틱을 별도 시장으로 인식하고 있기 때문에 시장의 성숙 정도에 따라 향후 대응책이 필요한 것으로 보이지만, 2,3-BDO의 여러 유도체 제품 중 하나인 부타디엔(1,3-butadiene)은 BR (Butadiene Rubber), NBR (Nitrile-Butadiene Rubber), SBR (Styrene Butadiene Rubber) 등 합성 고무 시장의 성장에 따라 지속적으로 수요가 증가할 가능성이 높음
• 부타디엔은 NCC (naphtha cracking center) 공정에서 에틸렌, 프로필렌과 동시에 생산되는 부산물 성격의 올레핀 (Olefin)으로 NCC 이외의 상업 공정은 존재하지 않지만, 중동의 에탄크래커 및 셰일가스 적용 확대에 따라 향후 NCC 공정의 경쟁력이 약화될 경우 부타디엔 수급이 불안정해질 가능성이 높으므로 부타디엔 생산을 위한 기술 개발을 확대해야 하며, 이를 위한 전구체로서 2,3-BDO의 중요성이 매우 높다고 할 수 있음
□ 적용 분야
• 2,3-BDO에 기반한 플랫폼용 화합물 유도체 생산 기술은 생분 해성 플라스틱과 달리 석유화학공정을 대체하는 기반 기술이며, 생물 기반인 2,3-BDO의 경제적 대량 생산 기술과 화학반응 기반의 전환공정을 모두 개발해야하는 바, 바이오와 화학이 융합한 기술로서 큰 시장잠재성과 다양한 응용성을 갖는다고 할 수 있음
• 현재 2,3-BDO 생산을 위한 상업 공정이 존재하지 않아 대량 공급이 이루어지지 않고 있기 때문에 2,3-BDO에 대한 수요처 및 자체 시장은 존재하지 않지만, 1,4-BDO, 1,3-BDO 등 C4 Diols가 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으므로 2,3-BDO의 물성을 활용한 신규 응용처 발굴이 가능함
• 특히 2,3-BDO의 보습성, 항균성 등을 활용할 경우 퍼스널 케어 제품의 용제로서 적용 가능하며, 바이오매스를 원료로 하는 생물 공정 기술 기반의 친환경 제품이므로 마케팅 및 시장 확대가 용이할 것임
(출처 : 초록)
목차 Contents
- 표지 ... 1제출문 ... 2기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3기술개발사업 주요 연구성과 ... 10목차 ... 17제1장 서론 ... 18 제1절 과제의 개요 ... 18제2장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 33 제1절 최종목표 및 평가 방법 ... 33 제2절 연차별 목표 및 평가 방법 ... 34 제3절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 35 제4절 수행결과의 보안등급 ... 41 제5절 유형적 발생품 (연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 42제3장 결과 및 사업화계획 ... 44 제1절 연구개발 최종결과 ... 44 1. 연구개발 추진 일정 ... 44 2. 연구개발 추진 실적 ... 50 3. 기술개발 결과의 성과 ... 55 제2절 연구개발 추진체계 ... 108 1. 기술개발 추진방법・전략 ... 108 2. 수행기관별 추진내역 ... 109 3. 기술개발팀 편성도 ... 112 제3절 시장현황 및 사업화 전망 ... 113 제4절 고용 창출 효과 ... 117 제5절 자체보안관리진단표 ... 118끝페이지 ... 119
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