| 초록 |
핵심기술 • 바이오매스 소재의 선정 및 고순도 셀룰로오스 추출 기술 • 열가소화 특성이 부여된 셀룰로오스 유도체의 제조 • 용융 셀룰로오스 섬유소재의 제조 및 의류용 용도확보 최종목표 • 바이오매스 소재의 선정 및 고순도 셀룰로오스 추출 기술 - 섬유화가 가능한 국내외 바이오매스(다년생/단년생 초목류 등)나 폐자원의 선정 및 셀룰로오스 성분의 정제, 추출기술을 통한 고순도 셀룰로오스 소재의 확보 • 열가소화 특성이 부여된 셀룰로오스 유도체의 제조 - 셀룰로오스에 지방족/방향족 폴리에스테르 측쇄의 도입과 분자제어기술의 확립 및 기존의 셀룰로오스 유도체에 환경 친화성 가소제의 혼입기술을 통한 다양한 셀룰로오스 유도체의 합성 및 용융화 공정기술의 확보 • 용융 셀룰로오스 섬유소재의 제조 - 섬유의 역학적 성질이나 열적 특성이 우수하면서, 원사단면의 다양성이나 섬도의 차별화, 복합방사 등이 가능한 용융 셀룰로오스 방사기술 확보 • 의류용 제품으로의 용도 확보 - 바이오매스 소재를 활용한 용융방사가 가능한 셀룰로오스 소재의 개발을 통한 다양한 섬유제품으로의 전개기술 개발 개발내용 및 결과 • 국내외 섬유화 가능 최적의 바이오매스 소재평가 및 선별 - 단년생/다년생 식물군 생태환경 조사 - 후보 바이오매스 소재 성분조사 및 연구 완료 - 섬유화, 용융화 가능 바이오매스 후보군 도출 • 이온성 액체 활용 Lab-scale 셀룰로오스 추출, 정제기술 개발 - 이온성 액체의 셀룰로오스 분해 메카니즘, 거동 연구 - 셀룰로오스 추출효율이 가장 우수한 바이오매스 및 이온성 액체 선정 - 셀룰로오스 분자량 예측 및 점도-분자량 관계식 유도 • 셀룰로오스 유도체 제조에 사용된 이온성 액체 재활용 연구 - 유도체 합성후 이온성 액체와 재활용 이온성 액체 성분분석 - 재활용 이온성 액체의 순도 극대화 연구 • 셀룰로오스 유도체의 방사조건에 따른 미세구조 및 특성연구 - 이온성 액체 종류별 섬유형성 능력 비교, 최적조건 평가 - 셀룰로오스 유도체 고분자 및 섬유 구조 분석 완료 - 방사조건에 따른 섬유의 역학적 특성 분석 완료 - 방사조건의 확립을 위한 피드백 실시 • 셀룰로오스 섬유 용해가능 Green Solvent 시스템 확립 - 셀룰로오스 섬유 용해가능 이온성 액체 분자설계 및 합성 - 셀룰로오스 섬유 용해용 [C4MiM]계 이온성 액체 합성 - Green Solvent/셀룰로오스 섬유 시스템의 취화변화 연구 - Green Solvent/셀룰로오스 섬유 Triple Diagram 분석 • 셀룰로오스 유도체 합성기술 개발 및 기초 특성 분석 완료 - 용융방사 가능 아세틸화 셀룰로오스 유도체 합성 완료 • 실릴화 셀룰로오스 유도체의 합성공정 최적화 연구 - 실릴 셀룰로오스 유도체 합성조건 확립 - 실릴 셀룰로오스 중량합성 연구 및 화학적/열적특성 분석 - 실릴 셀룰로오스 합성조건에 따른 DP, 열적특성 조사 - 디실릴화 셀룰로오스 결정특성 분석 - 실릴 셀룰로오스 대량합성 공법 연구 • 실릴 셀룰로오스 유도체 합성후 화학원료의 재회수 연구 - 유도체 생성후, 용매 및 부산물의 재회수 공정 연구 • 실릴 셀룰로오스 유도체의 용융방사용 용융조건 기초 연구 - 합성된 실릴 셀룰로오스 유도체의 용융방사 가능성 연구 • 용융가능 셀룰로오스 유도체 개질 기술 연구 - 셀룰로오스 유도체 합성장치 구축 및 scale-up 완료 - 거대 측쇄기 도입을 통한 열유동성 셀룰로오스 합성 - 열가소성 셀룰로오스 유도체 최적화 연구 - 다양한 분자변수의 혼합 에스테르계 셀룰로오스 제조 - 셀룰로오스 유도체의 분자변수에 따른 구조해석 및 용융성 평가시스템 구축 - 수용성 고분자 활용 셀룰로오스 아세테이트 유도체 개발 → PEG 말단기 치환 및 치환된 개질 PEG 정제기술 → 2차 가소제 혼입 유도체 조성물 최적화 기술 • 용융 셀룰로오스 섬유 선진사 제품 분석 완료 - 일본 및 독일산 용융셀룰로오스 섬유소재 입수 평가 • 셀룰로오스 유도체 용융특성 및 유동특성 평가 - 회전형 및 모세관형 레오메타 활용 유변물성 분석 • 셀룰로오스 유도체 기초 방사조건별 특성 평가 - Lab scale 방사설비 활용 기초 방사조건별 평가 실시 - 방사 섬유소재에 대한 인장강신도(건습), 특성 평가 - 방사 섬유소재 활용 환편물 및 시제직품 제조 • 셀룰로오스 유도체의 열안정화 기초기술 개발 - 용융방사 가능 가소제 및 첨가제의 조사 분석 완료 - 실릴화 셀룰로오스 유도체 열가소화 특성 연구 • 용융방사 가능 가소제 및 첨가제 조사 및 특성 평가 • 셀룰로오스 유도체 방사 섬유의 고차가공성 평가 - 용융셀룰로오스 섬유소재 기초 가수분해 특성 평가 - 용융셀룰로오스 섬유소재 기초 염색특성 평가 - 가수분해 조건에 따른 염색성 평가(흡광도, 염착율) 비교 기술개발 배경 • 세계 연간 섬유 수요량은 6,900만 톤 수준이며, 주요 합성고분자 생산량이 1.7억톤/년인 것을 고려할 때 석유계 자원의 고갈에 의한 유기소재의 원료수급 불안 및 가격상승 문제를 해결할 대안으로 바이오매스 자원의 활용이 요구되고 있으며, 또한 화학섬유 산업의 일부를 제외하고는 성능의 향상이 대부분 한계점에 도달한 것으로 판단되기에 미래응용 원천소재의 개발이 시급한 상황이다. • 현재 합성섬유와 천연섬유용 원료의 대부분을 수입에 의존하고 있는 현실을 고려하고, 가격의 상승이나 원료의 수급문제에 대응하기 위해서는 탈석유계, 비식량계 바이오매스 자원을 활용한 새로운 섬유소재의 개발이 시급히 이루어져야 하지만, 추출된 고분자소재의 상업화를 위한 바이오매스 소재의 분자설계와 구조제어를 통한 용융가공성이나 소재평가 등은 기업체나 연구기관 단독으로는 전체적인 연구를 수행하기에 그 응용범위가 너무 넓을 뿐만 아니라, 소재들에 대한 원천기술의 확보 등을 위해서는 민간투자와 더불어 정부의 정책상 지원이 반드시 필요한 부분이다. • 이들 바이오매스 소재는 섬유소재 뿐만 아니라 바이오 플라스틱 소재로의 다양한 응용도 가능하기에 유기소재산업 전반에 메가 임팩트를 줄 수 있을 것으로 기대되고 있으며, 지구환경의 보존이나 점차 강화되고 있는 환경규제에 대응할 수 있는 방안으로 그 의의가 더욱 확대될 것으로 기대된다. 핵심개발 기술의 의의 • 최적 바이오매스 선정 및 정제, 추출기술의 개발 • 다양한 셀룰로오스 유도체의 개발 • 용융 셀룰로오스 섬유소재의 개발을 통한 국내시장의 선점 및 향후 기업 매출액 증대 효과 기대 가능 적용 분야 • 의류용 기능성 섬유제품, 부직포, 자동차 내장재용 복합재료 등으로 적용범위 확대 가능 |
