한국화학연구원, 이산화탄소 활용한 건축단열재 개발

온실가스인 이산화탄소(CO2)를 활용한 폴리우레탄 폼 건축단열재가 개발됐다.

한국화학연구원은 기업 KPX케미칼㈜·㈜폼웍스·부산대·인제대와 함께 이산화탄소를 함유한 친환경 폴리우레탄 소재를 개발했다고 9월 14일 밝혔다.

한국화학연구원은 온실가스인 이산화탄소를 활용해 폴리우레탄 소재의 원료가 되는 기초 단량체 물질 ‘프로필렌 카보네이트’의 촉매 공정을 개발했다고 설명했다. 프로필렌 카보네이트는 ‘폴리올’의 기초 원료로, 폴리올은 폴리우레탄의 원료가 된다. 연구진은 프로필렌 카보네이트와 이를 원료로 한 폴리올을 생산해 KPX케미칼㈜와 ㈜폼웍스 등의 기업에 제공했다. 이를 바탕으로 KPX케미칼㈜에서는 폴리우레탄의 딱딱한 형태(경질폼)인 건축단열재를, ㈜폼웍스는 폴리우레탄의 부드러운 형태(연질폼)인 화장품 쿠션 시제품을 각각 제조하는 데 성공했다.

프로필렌 카보네이트는 폴리올의 원료 물질 외에도 활용 범위가 넓으며, 인체에 무해해 화장품 유화제나 이차전지 전해액 또는 극성용매로 사용할 수 있다. 프로필렌 카보네이트는 기존 공정에서 독성이 강한 물질로 만들었는데, 이를 친환경적으로 대체하기 위해 현재 이산화탄소 활용 공정을 전세계적으로 개발하는 추세다. 이산화탄소는 열역학적으로 매우 안정된 물질로, 유용한 물질 전환을 위해 높은 에너지가 필요하다. 따라서 반응에너지를 높이는 촉매 공정이 필수적이라 개발된 공정은 대부분 실험실 규모에 그치는 등 효율이 낮은데, 한국화학연구원은 이산화탄소로부터 프로필렌 카보네이트 합성에 필요한 고효율 촉매를 개발하고 파일럿(시범 실증시설) 규모에서 물질 제조에 성공했다.

한국화학연구원 관계자는 “연구진은 촉매를 연속적으로 대량 생산할 수 있는 반응기를 구축했으며, 현재 촉매의 반응성을 개선하기 위한 후속 연구를 진행하고 있다”고 밝혔다.

한편, 해당 연구성과는 지난 8월 15일 촉매 분야 국제학술지 ‘Applied Catalysis B: Environmental(2020, article number 119395)’에 게재됐다.