산림청 국립산림과학원(원장 김용관)은 강원대학교 강명종 교수팀과 공동 연구를 통해 폐목재와 산림 부산물 등 버려지는 나무 자원을 활용해 친환경 바이오플라스틱의 핵심 원료를 생산하는 기술을 개발했다고 밝혔다.
이번 기술은 나무를 고온·고압의 물(초임계수)로 처리해 얻은 HMF를 차세대 바이오플라스틱 원료인 FDCA로 전환하는 핵심 공정이다. 연구팀은 수율과 효율 향상을 위해 빛과 전기를 동시에 활용하는 ‘광전기화학 촉매’를 새롭게 적용했다. 해당 촉매는 고온·고압이 필요했던 기존 방식과 달리 상온과 낮은 전압에서도 반응이 가능해 공정 에너지를 크게 줄일 수 있다. FDCA 생산수율은 99.21% 까지 확보하여 탁월한 성능 보였다.
이렇게 생산된 바이오 기반 FDCA를 다른 원료와 함께 중합하면 기존 석유 유래 페트(PET)를 대체할 수 있는 친환경 고기능성 플라스틱 ‘페프(PEF)’를 만들 수 있다. 또한 FDCA는 플라스틱 용기 외에도 자동차 부품, 의류용 탄성섬유, 산업용 코팅재, 접착제 등 석유화학 산업 전반에 활용되는 핵심 원료다.
목질계 자원에서 유래한 FDCA를 활용하면 석유 원료 사용을 줄일 수 있다. 아울러 나무가 생장 과정에서 흡수한 탄소를 제품 내부에 장기간 가두는 탄소 저장 효과도 기대할 수 있어 온실가스 감축과 국가 탄소중립 목표 달성에도 기여할 것으로 전망된다.
산림청 국립산림과학원 임산소재연구과 유선화 연구관은 “이번 연구 성과는 그동안 해외 수입에 의존해 온 친환경 바이오플라스틱 원료를 국산 산림자원을 통해 안정적으로 확보할 수 있는 기반을 마련했다는 점에서 의미가 크다”며, “앞으로 관련 기업들과의 긴밀한 협력을 바탕으로 개발된 기술이 조속히 산업 현장에 상용화될 수 있도록 노력하겠다”고 전했다.
