| 초록 |
핵심기술 바이오매스 원료물질을 이용한 산업용 섬유/엔지니어링 플라스틱 원료 및 제품 생산기술 최종목표 재생가능 자원유래 TPA 사용을 통해 높은 바이오매스도(renewable resource content)를 나타내면서도 기존 석유계 단량체를 사용하는 기술과 경쟁 가능한 PTT 및 관련 제품의 경제적 생산기술을 확립하고자 함 개발내용 및 결과 ○ E. coli와 함께 고생산성 아로마틱 아미노산 생산균주인 코리네박테리움 글루타미컴(Corynebacterium glutamicum)에 대하여 바이오매스 유래의 발효당을 이용하여 TPA 전구체인 뮤코닉산(cis,cis-muconic acid)을 대량으로 생산할 수 있는 재조합균주를 제작·개량하고, 비교평가를 통하여 최종 뮤코닉산 생산균주를 선발하여, 이 균주에 적합한 최적 발효·분리공정 기술을 개발 ○ 바이오 기반 공정으로 생산된 뮤코닉산을 PTT의 원료인 테레프탈산(TPA)으로 전환시키는 공정에 있어 상업화가 가능한 수준의 고전환율/고생산성으로 얻을 수 있는 전환/분리/정제 공정의 개발 ○ 바이오 원료로부터 얻어진 TPA, 1,3-PDO의 축중합을 통한 PTT 중합 기술 개발 및 섬유/엔지니어링 플라스틱 분야 등 다양한 용도 개발 기술개발 배경 ○ 국가 온실가스 배출 저감, 자원 안보, 오염물질 배출 최소화, 유해 화학물질 사용 절감 등이 국가적 주요 과제가 되고 있는 현 시점에서 이에 적극적으로 부응하는 산업적, 기술적 해결방안 및 관련 제품을 도출하는 것이 시급함. ○ 바이오화학소재는 새로운 국제적 바이오경제 패러다임에 요구하는 저탄소형 친환경 산업용 재화로서 기존 산업의 전환은 물론 전방위적 도입이 요구되는 시점이지만 국내 기업 단독으로 상업화 가능 기술개발과 사업화 연계가 어려워 새로운 가치사슬에 연계한 체계적인 고유원천 생산기술의 개발과 검증이 필요함. ○ 테레프탈산은 PTT 등 폴리에스터계 합성 섬유, PET(PET병 원료) 등에 사용되는 중요 석유화학제품으로 현재 유한한 수입 자원인 석유를 원료로 대량의 에너지를 소모하고 다량의 온실가스를 배출하는 공정을 통해 생산되고 있음. ○ 식물유래 원료(산업용 당 등)를 이용하여 석유대체 테레프 탈산 및 기능성 바이오PTT 섬유를 생산하는 친환경 공정기술과 파생 제품을 개발하고자 함. 또한 해외 선도 기업의 사업화 대상 중간원료인 파라자일렌과 차별적이며 에너지 효율적인 뮤코닉산 유래의 바이오섬유를 세계 최초로 생산계획. 핵심개발 기술의 의의 ○ 시장 및 외부 환경의 변화, 활용 가능한 원료의 특성 등에 따라 최적의 생산 시스템은 달라질 수 있음. 본 사업 수행을 통해 뮤코닉산 고농도 생산이 가능한 2종의 균주(E. coli 및 C. glutamicum)를 확보하고 각각의 균주에 적합한 회분식(batch), 유가식(fed-batch) 및 연속식(continuous)발효 공정을 확립하였음. 이를 바탕으로 외부 환경의 변화에 보다 유연하게 대응하며 최대의 생산성을 확보할 수 있으리라 판단됨. ○ 본 사업 수행을 통해 뮤코닉산의 고회수율 분리/정제 기술을 확보하였음. 이는 뮤코닉산의 활용 측면에서 매우 중요한 성과로 추가적인 화학/생물학적 전환을 통해 TPA를 포함하여 다양한 유도체를 보다 경제적으로 생산하는 것이 가능함. ○ 최적 공정 디자인 및 체계적인 최적화를 통해 스케일업 및 상업화가 가능한 수준의 뮤코닉산 이용 TPA 생산 기술을 확보하였음. 해당 기술은 발효를 통해 생산/정제된 특정 뮤코닉산 이성질체를 원료로 활용할 수 있으며, 고농도 반응이 가능하면서도 부산물 생성을 억제하며, 위험한 원료 및 유해한 화학물질의 사용을 최소화한 장점을 지니고 있음. ○ 세부 연구기관간 협조를 통해 바이오 원료 사용시 PTT 합성 및 원사/직물 제조 과정에서 발생할 수 있는 문제점을 미리 실험을 통해 미리 파악하고 이에 대응할 수 있는 공정 최적화를 진행하였음. 그 결과 바이오 원료를 이용한 PTT 섬유 및 제품 개발을 성공적으로 수행할 수 있었음. 적용 분야 개발된 바이오PTT의 주요 활용 분야는 다음과 같음: ○ 하이브리드카 부품: 자동차 내장제 (일례로 토요다 프리우스 내장재로 사용되는 듀퐁 소로나 EP), PP 및 PBT 대체 ○ 고기능섬유: 아크릴, 폴리에스터, 나일론 대체, 의료용 부직포, 화장품 용기, performance fiber, 모 혼방 등 ( 출처: 최종보고서 초록 - 3. 개발결과 요약 4p ) |
