초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 비목질 바이오매스의 활용증대를 위하여 바이오매스의 주요 구성성분임에도 활용성이 낮은 리그닌의 고부가가치 소재화를 위한 기반연구를 수행하였다. 화석원료를 대체하기 위한 바이오매스의 자원화 과정 중 부산물로서 발생되는 리그닌의 친환경적 성분분리 방안에 대한 모색과 이러한 과정을 통해 얻어지는 리그닌의 소재화를 수행하였다. 구체적으로는 비목질 바이오매스 유래 리그닌의 특성을 평가하고 리그닌 소재화를 위한 리그닌 석출/분리 연구를 수행하였으며 석출된 리그닌의 활용성을 평가하였다. 또한 초본계 바이오매스로부터

□ 연구개요
본 연구에서는 비목질 바이오매스의 활용증대를 위하여 바이오매스의 주요 구성성분임에도 활용성이 낮은 리그닌의 고부가가치 소재화를 위한 기반연구를 수행하였다. 화석원료를 대체하기 위한 바이오매스의 자원화 과정 중 부산물로서 발생되는 리그닌의 친환경적 성분분리 방안에 대한 모색과 이러한 과정을 통해 얻어지는 리그닌의 소재화를 수행하였다. 구체적으로는 비목질 바이오매스 유래 리그닌의 특성을 평가하고 리그닌 소재화를 위한 리그닌 석출/분리 연구를 수행하였으며 석출된 리그닌의 활용성을 평가하였다. 또한 초본계 바이오매스로부터 소다증해공정을 통해 얻어지는 소다 리그닌은 높은 반응성과 변성이 적고 친환경 공정으로 소재화가 용이함에 따라 이의 소재화를 위한 기반연구를 수행하였고, 특히, 실리카를 함유하는 특성으로 소다증해시 리그닌과 함께 실리카가 포함되는 왕겨 바이오매스 알칼리 흑액으로부터 리그닌과 실리카의 하이브리드 소재화를 수행하여 그 제조특성과 품질특성을 평가하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
주요 연구목표인 폐리그닌의 경제적 활용을 위한 저비용 공정기술 개발을 위하여 비목질 바이오매스로부터 저에너지 리그닌/실리카 추출방법을 모색하고 그 영향을 평가하였다. 이를 통해 기존의 증해추출공정으로부터 이산화염소를 통한 전처리로 왕겨의 표면구조를 개방하여 저에너지 공정으로 적용 혹은 왕겨 용해액으로부터 실리카 선분리를 통해 추출효율을 증대함으로써 경제성이 확보된 추출정제 기술을 개발하였다.
비목질 바이오매스 유래 실리카/리그닌 하이브리드 복합소재 추출 및 정제 기술 개발을 수행하였으며, 이를 위해 저에너지 알칼리 추출공정으로 발생된 왕겨 바이오매스 알칼리 흑액으로부터 탈수반응 혹은 응집제를 통한 리그닌/실리카 하이브리드 복합소재를 제조하고 제조 공정의 제조조건에 따른 복합소재의 화학적, 열화학적 특성을 분석하였다. 실제, 개질기술을 통해 열안정성이 확보된 리그닌/실리카 복합소재를 제조하였으며, 정제기술을 통해 복합소재가 포함하는 유기/무기물의 비율을 제어함으로써 추가적인 특성제어가 가능한 기술을 개발하였다.
리그닌의 정제 및 개질기술 적용 기술 개발에 있어서, 소수성 코팅제와 같은 저비용 공정 기반의 활용 기술이나, 접착제로서의 적용을 위한 품질특성을 평가하였다.
실제 정제 조건에 따른 리그닌의 유형이나 흡광도 특성을 분석하였으며, 왕겨 리그닌을 접착제로 적용하여, 수분저항성을 개선한 고밀도 펠릿, 복합재료를 제조하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구결과를 통해 비목질 바이오매스로부터 리그닌과 실리카 추출과 이를 통한 고부가가치 소재인 리그닌/실리카 하이브리드 소재의 제조를 위한 저에너지 방안을 도출하였으며 그 적용성을 평가함으로써 기반자료를 확보하였다. 이를 통해, 비목질 바이오매스의 활용과정 중 발생되는 다양한 폐리그닌 부산물을 접착소재, 고분자 첨가제, 유/무기 복합제 등 다양한 고부가가치 소재로 활용할 수 있는 기반자료가 도출된 것으로 판단된다. 실질적으로 실리카 성분을 다량 포함하는 왕겨 등의 초본류 비목질 바이오매스로부터 리그닌/실리카의 저비용 제조방안을 모색함으로써 향후 비목질 바이오매스 유래 리그닌/실리카 하이브리드의 품질제어 기술을 확보하여 개선된 열화학적 특성을 부여함으로써 고부가가치 제품화가 가능할 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 1) 비목질 바이오매스 자원 기반 고부가가치 활용기술 개발 필요성 증대 ... 5
• 2) 바이오매스의 산업적 활용에 의한 리그닌 부산물의 발생 ... 5
• 3) 초본계 리그노셀룰로오스 자원 기반 리그닌 소재화 연구 ... 6
• 4) 회분함량이 높은 비목질 바이오매스의 특징을 고려한 리그닌 부산물 활용 기술 개발 ... 7
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 가. 연차별 연구 수행 내용 ... 7
• 나. 왕겨 바이오매스의 알칼리 성분분획 공정별 리그닌/실리카 하이브리드 특성 특성 평가 ... 8
• 다. 왕겨 리그닌의 분야별 활용 기술 ... 20
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 27
• 가. 비목질 바이오매스 유래 리그닌의 특성평가 및 고부가가치 활용 가능성 확인 ... 27
• 나. 비목질 왕겨 기반 리그닌/실리카 추출 공정의 최적화 ... 27
• 다. 왕겨 유래 리그닌/실리카의 저비용 공정 기반 활용 가능성 확인 ... 27
• 라. 왕겨 유래 리그닌/실리카 하이브리드의 고부가가치 제품화 가능성 확인 ... 27
• 4. 참고문헌 ... 28
• 5. 연구성과 ... 31
• 끝페이지 ... 31