이온성액체 촉매를 사용한 ‘에틸렌 카보네이트’ 제조공정 개발
KIST 연구팀이 개발한 제조공정은 에틸렌 옥사이드(EO: Ethylene oxide)와 이산화탄소를 반응시켜 환경친화적으로 EC를 제조하는 새로운 공정이다. 이 공정은 환경유해물질인 이산화탄소(CO2)를 유용한 화합물(에틸렌 카보네이트)로 전환시키기 때문에 CO2 저감 효과가 기대될 뿐 아니라 폐수 및 부산물 발생이 거의 없는 것이 특징이다.
연구팀이 독자적으로 개발한 이온성 액체계 촉매는 기존촉매에 비해 10배 이상의 효율을 가지고 있으며, 제조공정에는 고효율의 순환형 반응기를
새롭게 적용함으로써 이와 유사한 선진국의 공정에 비해 생산성을 크게 향상시켰다.
EC는 섬유, 고분자, 오일, 페인트, 합성수지 등의 용매로 사용될 뿐만 아니라 요즘 크게 각광을 받고 있는 이차전지와 연료전지용 전해질 물질로도 이용되고 있다. 또한 LCD 제조공정에서 박리제(세척제)로도 사용 가능성이 부각되고 있으며 폴리카보네이트와 같은 고부가가치 플라스틱의 원료로 이용되는 등 활용범위가 확대되고 있는 물질이다.
국내의 EC 수요는 연간 약 500 톤 규모로 매년 지속적인 증가추세에 있으며, 아직까지 국내에는 생산업체가 없어 국내수요 전량을 수입에 의존하고 있는 실정이다. 따라서 앞으로의 활용범위 확대 등을 감안해볼 때 제조기술 국산화에 따른 수입대체효과가 점차 커질 전망이며, 이차전지와 LCD, 폴리카보네이트 분야 등 산업경쟁력 제고에도 크게 기여할 것으로 기대된다.
기존의 폴리카보네이트 제조 공정은 맹독성의 포스젠(COCl2)을 핵심원료로 하고 있으며 공정 중에 휘발성과 환경오염성이 큰 용매인 이염화탄소 (CH2Cl2)를 다량 사용하고 있어 환경유해성 폐수가 많이 발생하는 문제점을 안고 있다. 이에 따라 선진국의 주요 폴리카보네이트 생산업체 (BASF, GE, Texaco, EniChem, Asahi Chemical, Mitsubishi Chemical)들은 이미 포스젠 대신에 EC를 원료로 사용하는 제조공정을 개발하여 상업화함으로써 환경문제를 해결하고 생산원가도 약 15% 정도 절감하는 효과를 거두고 있다.
KIST 연구팀은 본 기술개발과 관련하여 이미 국내외에 7건의 특허등록을 마쳤으며, 추가로 5건을 출원중이다. 연구팀 관계자는 기술상용화와 관련하여 “현재 KIST에는 시간당 1.2Kg을 생산할 수 있는 Pilot Plant가 갖춰져 있다”며 “내년 상반기부터 호남석유화학과 공동으로 연간 200톤 규모의 양산체제 구축에 나설 계획”이라고 밝혔다.
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