초록 ▼

□ 최종목표
- 화학·생물 전환공정을 통한 플랫폼 바이오화학소재 생산기술 개발
- 바이오매스 유래 bottle용 중합체 제조공정개발
- 융점 300 ℃ 이상의 내열 특성을 가지며 흡습율이 1% 미만인 안정성이 우수한 바이오매스 유래의 고내열 나일론 수지 개발

□ 개발내용 및 결과
- 전처리→당화→발효→중합 공정개발을 통하여 백합나무 유래 바이오매스로부터 나일론 4T 생산 전 과정 완성
- 아임계수를 이용하는 전처리 severity factor 분석, 연속식 반응기 제작(0.3 t/d) 및 고순

□ 최종목표
- 화학·생물 전환공정을 통한 플랫폼 바이오화학소재 생산기술 개발
- 바이오매스 유래 bottle용 중합체 제조공정개발
- 융점 300 ℃ 이상의 내열 특성을 가지며 흡습율이 1% 미만인 안정성이 우수한 바이오매스 유래의 고내열 나일론 수지 개발

□ 개발내용 및 결과
- 전처리→당화→발효→중합 공정개발을 통하여 백합나무 유래 바이오매스로부터 나일론 4T 생산 전 과정 완성
- 아임계수를 이용하는 전처리 severity factor 분석, 연속식 반응기 제작(0.3 t/d) 및 고순도 셀룰로오스 제조기술 완성
- 신규 당화효소(셀룰라아제/자일라나아제) 개발 및 형질전환체를 이용하는 대량생산체제 구축, MOF 담체를 이용한 효소의 고정화, 신개념의 Chemo-Enzymatic 당화기술개발 확립
- 세계 최고수준의 퓨트레신 발효/정제 기술 개발, 발효 생산율 82.3 g/L, 분리정제율 95%, 정제순도 99% 달성, pilot 공정 확립
- 셀룰로오스 아세테이트 기초합성기술개발, pilot 설비 및 공정 확립, engineering data 확보(목질계 셀룰로오스 수지 대체)
- 초임계 유체공정으로 바이오매스 기반의 고순도, 고점도, 고부가 가치의 아크릴산 수지의 시제품 생산기술 확보
- 셀룰로오즈로부터 CMF 합성 경로 및 순도 95% 확보
- CMF로부터 AMF 합성 경로 및 순도 99%확보
- AMF로부터의 최적 FDCA 합성 경로 및 순도 95%확보
- 바이오매스 유래 단량체인 퓨트레신을 원료로 하여 PA-4,6/4,T/6,T를 합성하고, 상업적으로 경쟁력 있는 물성을 보유한 컴파운드 제조 및 물성 측정.
- 바이오매스에서 제조된 단량체를 활용하여 나일론 합성, 이의 GF 강화 컴파운드 제품을 제조하고 상용화 제품과 물성 비교 결과 동등한 물성 확보
- 바이오매스 유래 단량체인 퓨란디카르복시산을 이용하여 테레프탈산을 대체한 PA-4,F계 고내열 나일론을 제조하는 방법에 대한 실험실적 연구 수행
- 600 L Pilot 규모에서 고내열 나일론 제조 방법 확립

□ 기술개발 배경
- 목표지향적인 플랫폼화합물 전환기술은 전 세계적으로 확보시기 경쟁체제로 돌입하였기 때문에 적용분야는 크게 확대될 것으로 예상됨
- 선진국에서 개발 중인 초/아임계수 이용 원천기술을 국내 고유기술로 조기 확보가 시급함
- 효소 당화기술은 바이오연료 생산을 포함하는 바이오리파이너리에서 공통핵심기술이며 대표적인 글로벌 기업들이 세계 효소시장을 독점하기 때문에 국내 고유 원천기술로 보호되어야함
- 퓨트레신은 현재 DSM에서 석유유래의 acrylonitrile 제조 시 유독한 화학물질이 발생하기 때문에 바이오매스 유래의 경제성 있는 생산기술 개발로 친환경 제품 퓨트레신 생산기술이 요구됨
- 편광판 보호용으로 사용되는 TAC(triacetyl cellulose) 필름 국산화가 효성과 SK Innovation에 의해 진행되고 있으나 원료인 셀룰로오스 아세테이트는 전량 수입에 의존하고 있기 때문에 국산화가 필요함
- Carbomer는 화장품 및 퍼스널케어 소재의 환경 친화적인 고객 Needs 반영, 글로벌 고객사의 무용매, 바이오매스 유래 친환경 제품 개발 의뢰 요청이 쇄도하고 있음
- 고순도 셀룰로오스 수지(면섬유계 및 목질계)의 생산 및 특성 제어기술의 최적화에 의한 편광판 소재의 수입대체 및 신규수요창출이 기대됨
- 바이오플라스틱인 PET 제조에 사용되는 Platform은 전량 외국에 의존하고 있으며, 특히 Dupont(미), 미쓰비씨 케미컬(일), 로켓(프) 등의 글로벌 회사들은 앞을 다투어 바이오매스 유래 고분자 소재에 대한 연구에 박차를 가하고 있음.
- 자동차, 전기전자 부문 등에서 고내열 나일론의 수요가 꾸준히 증가하고 있으나 국내 보유 기술이 없어 전량 수입에 의존하고 있음

□ 핵심개발 기술의 의의
- 국내 최초 초․아임계수 이용 고순도 셀룰로오스 생산기술 확보
- 국산 당화효소 및 신 개념의 당화기술 개발으로 바이오연료생산 및 바이오 리파이너리 공통 애로기술을 해결하는데 크게 기여함
- 세계 최초로 미생물 발효를 통하여 퓨트레신을 경쟁력 있게 생산할 수 있는 기술을 개발하여 바이오나일론 생산기반 구축
- TAC 생산기술은 다국적 기업 Eastman, Celanese, Daicel 등이 보유하고 이를 통해 다양한 종류의 제품을 생산하는데, 국내에서도 pilot 규모의 생산 기술을 확보하게 됨
- 목질계 셀룰로오스 수지 생산기술의 국산화 및 광학적/물리적 특성제어 기술 최적화에 의한 상용화 가능성이 매우 밝음
- 바이오매스 기반의 단량체인 아크릴산을 사용하여 친환경 공법인 초임계유체 제조공정으로 고순도, 고부가 가치의 아크릴산 수지 제조 기술을 확보하였음
- 플랫폼 물질인 푸르푸랄 화합물은 접착제, 첨가제 등의 정밀화학 산업 등에 활용될 가능성이 높으며 합성경로 역시 고가의 이온성 액체를 이용하지 않는 경로를 확보함으로 인해 원가절감에 크게 기여함
- 셀룰로오즈로부터 AMF까지의 합성경로를 batch process 뿐 아니라 continuous process 로의 연속 제조 방법을 개발하여 실제 시간당 생산량을 확보하여 추후 생산원가 절감에 기여함
- Furan기반의 고분자 중합조건을 확보하였으며 40L 중합 반응기를 이용하여 퓨란 기반의 고분자 제조 및 물성을 확보하였음
- 자동차, 전기전자 부문 등에서 고내열 나일론의 수요가 꾸준히 증가하고 있으나 국내 보유 기술이 없어 전량 수입에 의존하고 있음

□ 적용 분야
- 전처리 및 당화기술은 다양한 바이오화학제품 생산에 적용가능
- 퓨트레신(1,4-부탄디아민)은 고내열성 나일론 중합의 단량체로 제공
- Carbomer는 화장품 및 퍼스널 케어용 증점제 시장에 진입
- TAC는 LCD용 편광판의 보호 필름으로 적용 가능
- 푸르푸랄 플랫폼은 가소제 또는 접착소재 등으로 합성이 가능하여 정밀화학 분야에 응용 가능성이 있음
- FDCA는 인체친화적인 물질로 Furan계 Polyester의 생분해성, 결정성, 친수, 소수성을 조절하여 의료용구 소재로 개발 가능
- 고내열 나일론의 경우 자동차 엔진 주변 부품 및 연료계 부품, 액정 고분자 대체품으로 이용 가능

(출처 : 초록)

목차 Contents

• 표지 ... 1기술개발사업 최종보고서 초록 ... 2기술개발사업 주요 연구성과 ... 13목차 ... 33제1장 서론 ... 34 제1절 과제의 개요 ... 34제2장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 35 제1절 최종 목표 및 평가 방법 ... 35 제2절 단계 목표 및 평가 방법 ... 38 제3절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 39 제4절 수행 결과의 보안등급 ... 43 제5절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 44제3장 결과 및 사업화 계획 ... 45 제1절 연구개발 최종 결과 ... 45 1. 연구개발 추진 일정 ... 45 2. 연구개발 추진 실적(주관기관 실적) ... 52 제2절 연구개발 추진 체계 ... 60 1. 1세부과제 <연도별 추진 체계> ... 60 2. 2세부과제 <연도별 추진 체계> ... 62 3. 3세부과제 <연도별 추진 체계> ... 63 제3절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 64 제4절 고용 창출 효과 ... 69 제5절 자체보안관리진단표 ... 70끝페이지 ... 70