이번 연구를 수행한 KAIST-한화솔루션 연구진. 문천우(왼쪽부터) KAIST 박사과정, 방현배 한화솔루션 박사, 신디 KAIST 박사, 이상엽 KAIST 특훈교수, 기민정 KAIST 박사, 조창희 한화솔루션 박사, 조재성(오른쪽 상단) KAIST 박사, 장남진 한화솔루션 박사.[KAIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자= 최근 중동 호르무즈 해협 봉쇄로 인해 플라스틱 생산 원료인 나프타 수급에 비상이 걸린 상태다.

KAIST는 KAIST-한화솔루션 미래기술연구소가 한화솔루션과 손잡고 폐자원을 활용해 플라스틱과 섬유용 친환경 원료를 대량 생산할 수 있는 바이오 기술을 확보했다고 19일 밝혔다.

이 기술은 바이오디젤 생산 공정에서 버려지는 부산물인 ‘글리세롤’을 원료로 삼는다. 버려지는 폐자원을 고부가가치 소재로 전환하기 위해 플라스틱과 화장품의 핵심 소재인 ‘1,3-프로판디올(1,3-PDO)’을 생산하는 고효율 미생물을 개발하고 발효 공정을 최적화했다.

이번 연구는 실제 산업 현장에 적용 가능한 수준에 도달했다. 연구팀은 실험실 규모를 넘어 대형 공장 설비 적용에 앞서 시험 생산이 되는 300L 규모의 파일럿 공정에서도 높은 생산성을 유지하는 데 성공했다.

컴퓨터 시뮬레이션으로 미생물의 대사 과정을 사전에 설계하는 ‘디지털 설계 기술’과 항생제 없이도 안정적으로 원료를 뽑아내는 ‘무항생제 공정’을 도입했다. 이를 통해 생산 비용은 낮추고 환경 규제 리스크를 줄이며 친환경 가치를 극대화했다.

13-프로판다이올(13-PDO) 생산을 위한 미생물 기반 공정(AI 생성 이미지).[KAIST 제공]

이번 성과는 2015년 11월 첫 발을 뗀 양측의 협력이 10년이라는 긴 시간 동안 흔들림 없이 이어져 온 값진 결실이다. 이는 KAIST의 독보적인 학술적 역량과 한화솔루션의 탄탄한 사업화 역량이 유기적으로 맞물려 일궈낸 산학 협력의 대표적 성공 모델로 평가받는다.

이번 친환경 바이오 플랫폼 연구를 통해 총 6건의 특허를 출원하고, 13편의 논문을 게재했다. 특히 연구 결과를 담은 논문은 세계적 학술지 ‘네이처 케미컬 엔지니어링’에 5월호 표지논문으로 선정될 예정이다.

김정대 한화솔루션 연구소장은 “이번 연구는 바이오 기반 원료를 활용해 기존 석유화학 공정을 대체할 수 있는 가능성을 확인했다는 점에서 의미가 크다”며 “향후 지속가능한 화학소재 생산과 산업 적용에 중요한 기반이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

이상엽 KAIST 생명화학공학과 특훈교수는 “이 이 기술이 실용화될 경우, 폐글리세롤을 고부가가치 화학소재 생산에 활용함으로써 자원 순환성과 원가 경쟁력을 동시에 확보할 수 있을 것”이라며 “향후 추가적인 공정 최적화와 생산 규모 확대 연구가 수반된다면 산업 공정 적용과 상용화 가능성을 더욱 높일 수 있을 것으로 예상한다”고 밝혔다.