전자레인지로 고분자를 요리한다

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2006-01-11 10:43

대전--(뉴스와이어)--일반적으로 석유화학단지는 환경오염의 주범으로 인식된다. 나날이 발전하고 있는 휴대폰, DMB 등의 전자통신분야를 실생활에 접하면서 그 변화에 놀라고 있지만, 이와 더불어 화학산업에서도 다가오는 미래에 검은 연기가 나오는 굴뚝 공장이 완전히 사라지고 집안에서도 간단하게 화학소재(고분자)를 제조할 수 있는 미니공장이 세워질 수 있다면 얼마나 새로울까?

집안 부엌에서 음식들을 요리하는 도구 중의 하나인 마이크로 오븐이 이러한 미니공장의 역할을 하게되는 연구들이 최근 적용되기 시작하여 차츰 결과를 보이고 있다고 한다.

주방에서 사용되고 있는 마이크로파 오븐이 개발된 지도 반세기가 지난 오늘날, 이것은 점차 공업용으로 발전·개량되면서 이제는 고분자 신소재산업의 첨병기기로 등장했으며, 특히 가열·건조용으로 사용되는 주파수 범위는 2450MHz에 해당되는 데, 이 전자파를 이용하여 합성물질의 내부까지도 빠르게 직접가열이 가능하고 혼합물에서 특정물질만을 선택적으로 가열이 가능하므로 새로운 청정에너지원으로 부각되고 있다.

즉 검은 굴뚝이 사라지고 부엌에서 전자레인지를 이용한다면, 손쉽고 간편하게 원하는 고분자 소재를 환경오염없이 제조할 수 있는 파란 미래가 오고 있는 것이다.

일반적인 고분자 신소재 개발은 제법(중합, Synthesis)에서 비롯되고 공업적으로 사용되는 고분자 중합법에는 용액중합, 용융중합, 계면중합, 고상중합 등으로 구분할 수 있으나, 이들은 유기용매의 사용 및 회수과정에 의한 경제적인 부담과 환경오염의 우려 등의 단점들이 있었다.

그래서, 최근에는 이를 극복하고자 청정에너지인 마이크로파를 이용한 합성/중합연구가 활발한데, 반응물 자체의 발열을 이용하여 반응기내의 균일한 온도조절이 가능해져서, 빠른 시간내에 우수한 품질의 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리카보네이트 같은 고분자를 용이하게 제조할 수 있다.

국내외 특허동향을 살펴보면,

‘80년대 후반 이와 관련된 발표연구논문은 1200여건에 달하고 있지만, 특허출원은 아직까지 활발하지 못한 실정이다.

1998년 한국화학연구원의 김희영 박사팀과 단국대학교의 홍인권 교수팀이 마이크로파 에너지를 적용하여 중합체를 제조연구를 시작하면서, 2002년 한국화학연구원의 김승수 박사팀이 구아니딘계 고분자를 제조하는 방법을 출원했으며, 이재흥 박사팀은 고성능 폴리카보네이트를 제조함에 있어 올리고머에서 마이크로파를 조사함으로써 고분자량, 고성능의 폴리카보네이트를 제조한 것이 전부이다. 한마디로 마이크로파를 이용한 고분자합성법에 관한 국내기술은 아주 미약한 실정이다.

한편, 미국에서는 마이크로파를 이용한 중합기술이 316건 정도되지만, 이 중에서 특히 고분자합성/응용에 관한 특허는 9건 정도로 그다지 많은 것은 아닌 것으로 분석되었다. 2003년 등록된 미국특허 US 6515040 B1은 The University of Connecticut의 연구진이 개발한 폴리아미드, 폴리에스테르 및 폴리아미드에스테르에 관한 것인데, 이는 기존의 마이크로파 고분자 합성법에서 진일보 한 것을 평가되고 있다. 특히 그림 5에서는 ‘87년도 일본의 Diamond Shamrock Chemical 특허를 기초로 하여 미국의 IBM, Matin Marietta Energy Systems Inc, Gyrorron Technology, Inc.의 상호 기술관련성을 보여주고 있으며 ’95년도 후반에 들어서서 인용건수(Citation)가 많은 것으로 분석된 바, 이 시기가 기술의 성숙기임을 간접적으로 시사하고 있다.

앞으로, 국내 고분자 산업은 세계5위 이내의 생산능력과 약27조원에 이르는 경제규모를 갖고 있으나, 저부가가치 범용 소재 위주의 생산에 치우쳐 이를 타개하기 위해서는 친환경적이고 고부가가치를 창출하는 방향으로의 전환이 필수적이고 따라서 새로운 기능 또는 성능을 지닌 고분자 소재의 신중합방법이 차세대 신기술로 여겨질 수밖에 없는 실정이다.

선진국에서도 중요하게 연구되고 있는 청정에너지원 마이크로파 고분자 합성법을 선택과 집중할 수 있다면, 원천기술의 부재로 인해 경쟁력이 떨어지고 있는 상황을 반전시킬 수 있는 절대적인 기회라고 보여진다.

특허청 개요
특허청은 특허와 실용 신안, 디자인(의장) 및 상표에 관한 사무와 이에 대한 심사, 심판 사무를 수행하는 산업통상자원부 소속 행정기관이다. 대전에 본부를 두고 있다. 조직은 기획조정관, 산업재산정책국, 정보기획국, 고객협력국, 상표디자인심사국, 기계금속건설심사국, 화학생명공학심사국, 전기전자심사국, 정보통신심사국으로 구성되어 있다. 소속기관으로 특허심판원과 특허청서울사무소, 국제지식재산연수원 등이 있다.

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