김태호 박사 연구팀.[한국화학연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국화학연구원은 과학기술정보통신부가 발표한 ‘2024년 국가연구개발 우수성과 100선’에 2년 연속 총 3건의 기술이 선정됐다고 19일 밝혔다.

선정된 기술은 ▷‘폐섬유의 화학적 재활용 기술(조정모 박사)’ ▷‘수전해 및 연료전지 성능향상을 위한 구조 정밀 제어형 고분자 전해질 제조 기술(김태호 박사)’ ▷‘폐 불소수지 상압 연속식 열분해 단량체 제조 공정(박인준 박사)’이다.

폐섬유 및 폐 불소수지 재활용 분야, 수소 분야의 세 기술 모두 지구온난화와 에너지 위기의 해결책인 ‘탄소중립’ 실현에 핵심적인 역할을 할 기술이다.

폐자원을 새로운 자원으로 바꾸는 재활용 기술과 수소 에너지의 효율을 높이는 첨단 기술은 지속 가능한 미래를 위해 반드시 필요한 기술로 평가된다. 또한 관련 기업에 기술을 이전하여 긴밀한 협업을 통해 상용화를 지속 추진 중이다.

신재생에너지 분야에서 선정된 김태호 박사 연구팀 연구성과는 수소사회 구현을 위한 수전해 기술과 효율적인 전기에너지로의 변환을 위한 연료전지 기술이다.

연구팀은 아주 튼튼한 화학구조를 바탕으로 수소 이온이 잘 통과하는 정교한 나노 구조의 새로운 고분자 전해질막을 개발했다. 또한 특별한 구조의 차세대 고분자 전해질 소재를 개발해 성능을 더욱 높였다. 이를 통해 상용막 대비 1.6배 이상 향상된 수소 이온 전도도와 약 3분의 1 수준의 낮은 기체 투과도를 보였다.

개발된 전해질막은 우수성을 인정받아 국내 기업에 기술 이전되어 상용화를 위한 후속 연구가 진행 중이다. 향후 수전해 장치의 설치비용과 운전비용을 낮추어 그린수소 생산 단가를 낮추는데 기여할 수 있을 것으로 예상된다.

박인준 박사 연구팀.[한국화학연구원 제공]

에너지·환경 분야에 선정된 박인준 박사 연구팀 연구성과는 불소 고분자의 일종인 사용 후 폐 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지를 분해해 기초 원료로 다시 되돌리는 재활용 기술이다.

글로벌 이슈인 과불화화합물(PFAS) 규제 대응을 위해 불소수지의 재활용 기술이 절실한 상황에서, PTFE 고진공 수지 열분해 기술의 문제점을 해결했다. 이 기술은 분해가 매우 어려운 폐 PTFE 수지를 국가 기간산업에 필수적으로 사용되는 단량체로 되돌릴 수 있다.

글로벌 탑 수준이자, PFAS 규제 이슈에 대처가능한 기술로써, 자체 설계, 제작, 건설하는 개발 실증공정의 전 과정을 연구팀에서 직접 운용하였고, 100톤 TFE/년 규모의 상업 생산 공정 기본설계를 완성하여 관련 기업에 기술이전하였다. 한편 박인준 박사 연구팀은 3년 연속 국가연구개발 우수성과 100선에 선정된 바 있다.

조정모 박사 연구팀.[한국화학연구원 제공]

에너지·환경 분야에서 선정된 조정모 박사 연구팀의 연구 성과는 전 세계적으로 연 1억 톤 이상 버려지는 폐섬유를 깨끗한 원료로 되돌릴 수 있는 자원 재순환 기술이다.

폐자원의 재활용 과정에서 발생하는 기술적·경제적 한계를 동시에 극복한 혁신적 기술이다. 기존 기술로 처리가 어려운 유색 혼합 폐섬유에 친환경 소재만을 적용하여 고품질의 재생 원료를 생산할 수 있는 무한 반복 재활용 기술이다. 또한 전체 공정의 구성이 간단하고, 에너지 소비도 적어 대규모 설비 구축에 매우 유리하다.

해당 기술은 관련 기업에 이전되어 연간 1만 톤 규모의 상용 설비를 구축하고 시운전을 완료하였다. 해외기업과의 공급 계약이 체결됨에 따라 내년에는 본격적인 양산 및 시장 공급이 이루어질 전망이다.

이영국 한국화학연구원장은 “선정된 기술들은 폐기물을 줄이고 자원을 재활용하는 순환 경제를 실현하는 동시에, 친환경 에너지를 더욱 효율적으로 활용할 수 있는 기반을 마련했다는 점에서 큰 의미가 있다”며 “한국화학연구원은 앞으로도 탄소중립을 앞당길 혁신 기술 개발에 앞장서며 국가 에너지·환경 분야의 경쟁력 확보에 일조하기 위해 기관의 역량을 집중할 계획”이라고 밝혔다.