Green Chemistry 1월 표지논문 이미지. ⓒ한국생산기술연구원
100% 친환경 윤활기유를 제조할 수 있는 차세대 생산기술이 확보됐다. 해당 윤활기유로 만든 윤활유는 석유 기반 윤활유 대비 탄소 배출량을 35% 줄인다.
한국생산기술연구원은 김용진 저탄소전환연구부문 수석연구원 연구팀이 한지훈 포스텍 교수 연구팀과 공동연구를 통해 바이오매스(생물 유기체) 유래 ‘퓨란 화합물’을 개발하고 이를 기반으로 친환경 윤활기유를 제조할 수 있는 기술을 확보했다고 6일 밝혔다. 퓨란은 비석유 유래 중합체 물질을 제조하는 데 쓰이는 유기 화합물이다.
윤활유는 기계 부품 표면 사이에 얇은 막을 형성해 마찰과 마모를 줄이고 열을 분산시키며 부식을 막는 소재다. 기본 원료인 윤활기유(Base oil)에 첨가제를 혼합하면 윤활유가 된다. 자동차 엔진 오일의 80~85%, 산업용 윤활유의 95% 이상이 윤활기유이기 때문에 윤활기유 품질이 곧 원활유의 성능을 결정한다.
하지만 석유 기반 윤활기유는 제조 과정에서 탄소를 배출하고 황 성분을 제거하는 추가 공정이 필요하다는 문제점이 있다.
연구팀은 친환경 윤활기유를 개발하기 위해 식물유래 바이오매스로부터 5-히드록시메틸퍼퓨랄(5-HMF)을 생산했다. 5-HMF는 다양한 퓨란 단량체를 생성하기 위한 출발물질이다. 연구팀은 5-HMF의 수소화 반응을 통해 윤활기유 제조의 핵심 원료물질인 테트라하이드로퓨란디메탄올(THFDM)을 생산하는 데 성공했다.
그 다음 THFDM과 식물성 기름에서 추출한 다양한 탄소수 및 불포화도를 갖는 지방산을 에스터화해 ‘퓨란계 디에스터 화합물’을 합성했다. 개발된 퓨란계 디에스터 화합물은 퓨란 구조 양팔에 에스터 결합이 형성된 화합물이다. 에스터 결합은 산과 알코올이 반응해 물 분자가 빠져나오는 결합이다.
연구팀은 식물성 기름에서 추출한 지방산의 탄소수 및 불포화도를 조절해 다양한 특성을 가진 퓨란계 윤활기유를 생산할 수 있다는 점을 확인했다. 연구팀이 개발한 화합물은 윤활기유로서 범용적 활용 가능성이 높다는 것이다.
포스텍 연구팀은 제품의 수명 주기를 평가하는 LCA 분석과 경제성 분석을 통해 연구팀이 개발한 윤활유의 환경성과 경제성을 분석했다. 그 결과 개발된 윤활유는 기존 화석연료 기반 윤활유 대비 탄소 배출량을 35% 줄이는 것으로 나타났다. 판매가격은 1㎏당 4.92달러(약 7114원)로 평가돼 합성 윤활유(3.71달러) 대비 약 32% 높았다.
김 수석연구원은 “가격 면에서도 석유계 윤활유와 대등한 경쟁력을 확보했다”며 “개발된 퓨란계 디에스터 화합물은 모든 원료를 100% 바이오매스 유래 물질로 제조해 환경 규제가 심해지고 있는 선박 분야에서 활용도가 클 것으로 기대한다”고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘그린 케미스트리’ 1월호 표지논문으로 실렸다.
<참고 자료>
doi.org/10.1039/D4GC04191G
문세영 기자 moon09@donga.com
출처:https://n.news.naver.com/article/584/0000030787?sid=105
Green Chemistry 1월 표지논문 이미지. ⓒ한국생산기술연구원
100% 친환경 윤활기유를 제조할 수 있는 차세대 생산기술이 확보됐다. 해당 윤활기유로 만든 윤활유는 석유 기반 윤활유 대비 탄소 배출량을 35% 줄인다.
한국생산기술연구원은 김용진 저탄소전환연구부문 수석연구원 연구팀이 한지훈 포스텍 교수 연구팀과 공동연구를 통해 바이오매스(생물 유기체) 유래 ‘퓨란 화합물’을 개발하고 이를 기반으로 친환경 윤활기유를 제조할 수 있는 기술을 확보했다고 6일 밝혔다. 퓨란은 비석유 유래 중합체 물질을 제조하는 데 쓰이는 유기 화합물이다.
윤활유는 기계 부품 표면 사이에 얇은 막을 형성해 마찰과 마모를 줄이고 열을 분산시키며 부식을 막는 소재다. 기본 원료인 윤활기유(Base oil)에 첨가제를 혼합하면 윤활유가 된다. 자동차 엔진 오일의 80~85%, 산업용 윤활유의 95% 이상이 윤활기유이기 때문에 윤활기유 품질이 곧 원활유의 성능을 결정한다.
하지만 석유 기반 윤활기유는 제조 과정에서 탄소를 배출하고 황 성분을 제거하는 추가 공정이 필요하다는 문제점이 있다.
연구팀은 친환경 윤활기유를 개발하기 위해 식물유래 바이오매스로부터 5-히드록시메틸퍼퓨랄(5-HMF)을 생산했다. 5-HMF는 다양한 퓨란 단량체를 생성하기 위한 출발물질이다. 연구팀은 5-HMF의 수소화 반응을 통해 윤활기유 제조의 핵심 원료물질인 테트라하이드로퓨란디메탄올(THFDM)을 생산하는 데 성공했다.
그 다음 THFDM과 식물성 기름에서 추출한 다양한 탄소수 및 불포화도를 갖는 지방산을 에스터화해 ‘퓨란계 디에스터 화합물’을 합성했다. 개발된 퓨란계 디에스터 화합물은 퓨란 구조 양팔에 에스터 결합이 형성된 화합물이다. 에스터 결합은 산과 알코올이 반응해 물 분자가 빠져나오는 결합이다.
연구팀은 식물성 기름에서 추출한 지방산의 탄소수 및 불포화도를 조절해 다양한 특성을 가진 퓨란계 윤활기유를 생산할 수 있다는 점을 확인했다. 연구팀이 개발한 화합물은 윤활기유로서 범용적 활용 가능성이 높다는 것이다.
포스텍 연구팀은 제품의 수명 주기를 평가하는 LCA 분석과 경제성 분석을 통해 연구팀이 개발한 윤활유의 환경성과 경제성을 분석했다. 그 결과 개발된 윤활유는 기존 화석연료 기반 윤활유 대비 탄소 배출량을 35% 줄이는 것으로 나타났다. 판매가격은 1㎏당 4.92달러(약 7114원)로 평가돼 합성 윤활유(3.71달러) 대비 약 32% 높았다.
김 수석연구원은 “가격 면에서도 석유계 윤활유와 대등한 경쟁력을 확보했다”며 “개발된 퓨란계 디에스터 화합물은 모든 원료를 100% 바이오매스 유래 물질로 제조해 환경 규제가 심해지고 있는 선박 분야에서 활용도가 클 것으로 기대한다”고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘그린 케미스트리’ 1월호 표지논문으로 실렸다.
<참고 자료>
doi.org/10.1039/D4GC04191G
문세영 기자 moon09@donga.com
출처:https://n.news.naver.com/article/584/0000030787?sid=105