KAIST와 한화솔루션이 폐자원을 활용해 플라스틱과 섬유용 친환경 원료를 생산하는 바이오 플랫폼 기술을 공동 개발했다.

KAIST는 KAIST-한화솔루션 미래기술연구소가 한화솔루션과 함께 바이오디젤 부산물인 폐글리세롤을 활용해 산업용 핵심 소재를 생산하는 기술을 확보했다고 25일 밝혔다.

최근 석유화학 산업 핵심 원료인 나프타 가격 급등과 공급 불안이 이어지면서 대체 원료 확보 필요성이 커지고 있다. 연구팀은 이번 기술이 공급 안정성과 친환경성을 동시에 확보할 수 있는 차세대 바이오 기반 플랫폼이 될 것으로 기대하고 있다.

연구팀은 바이오디젤 생산 과정에서 발생하는 폐글리세롤을 원료로 활용해 플라스틱·화장품 원료인 ‘1,3-프로판디올(1,3-PDO)’을 생산하는 고효율 미생물을 개발했다. 1,3-PDO는 친환경 섬유와 플라스틱 제조에 사용되는 핵심 화학 소재다.

또 발효 공정을 최적화해 실제 산업 현장 적용 가능성도 높였다. 연구팀은 300리터(L) 규모 파일럿 공정에서도 높은 생산성을 유지하는 데 성공했다. 실험실 수준 기술이 실제 공장 환경에서도 구현될 수 있음을 확인한 것이다.

연구 과정에서는 미생물 대사 과정을 컴퓨터 시뮬레이션으로 설계하는 디지털 설계 기술과 항생제를 사용하지 않는 무항생제 공정도 적용됐다. 이를 통해 생산 비용과 환경 규제 부담을 동시에 낮췄다고 연구팀은 설명했다.

이번 연구는 KAIST와 한화솔루션이 2015년부터 약 10년간 진행해 온 공동연구의 성과다. 연구팀은 관련 기술로 특허 6건을 출원하고 논문 13편을 발표했다.

한화솔루션 김정대 연구소장은 “바이오 기반 원료로 기존 석유화학 공정을 대체할 가능성을 확인했다는 점에서 의미가 크다”고 말했다.

이상엽 KAIST 생명화학공학과 특훈교수는 “미생물 기반 화학물질 생산이 실제 산업 규모로 확장될 수 있음을 보여준 사례”라며 “다양한 화학소재를 더욱 친환경적으로 생산하는 데 기여할 것”이라고 밝혔다.

연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 케미컬 엔지니어링(Nature Chemical Engineering)’ 5월 12일자에 게재됐으며, 5월호 표지논문으로 선정될 예정이다.