일본산업뉴스요약

CO₂를 이용해 고체 수지 합성
도쿄이과대학 연구팀, 섭씨 150도를 견딜 수 있게

도쿄이과대학의 스기모토(杉本) 교수가 이끄는 연구팀은 이산화탄소를 이용해 고체 수지를 합성하는 기술을 개발했다. 수지의 분자 구조 일부를 바꿈으로써 분자가 움직이기 어렵게 되어 고체화된다. 기존에는 실온에서도 수지가 부드러워졌지만, 이번 기술로 섭씨 150도에도 견딜 수 있게 되었다. 연구팀은 시멘트 공장 등으로부터 배출되는 이산화탄소를 플라스틱 제품으로 바꾸는 용도로 상정. 앞으로 그 효율성을 높여 실용화할 계획이다.

이번 개발은 스미토모 베크라이트 자회사인 미국 Promerus와의 공동 연구 성과이다. 이산화탄소를 이용해 플라스틱을 만드는 기술은 화석 자원 절약에 도움이 될 것으로 기대되고 있다. 이번 신기술은 이산화탄소를 이용, 분말 상태의 원료를 고정하는 접착제 역할을 하는 ‘지방족 폴리카보네이트(Aliphatic Polycarbonate)’라고 하는 수지를 합성하는데 이용된다. 이 물질은 수지에 열을 가해 굳히면 없어져 성형이 가능하다. 하지만 섭씨 30도 정도에서 부드러워지는 성질이 있어 플라스틱 제조에는 적합하지 않았다.

지방족 폴리카보네이트는 에폭시드(Epoxide)라는 원 모양의 물질과 이산화탄소가 교대로 병렬된 분자 구조를 가지고 있다. 연구팀은 10개의 탄소 원자가 입체적으로 결합한 ‘아다만테인(Adamantane)’이라고 하는 구조를 한 에폭시드를 원료로 사용했다.

이 에폭시드를 사용해 합성한 수지는 섭씨 160도 정도 가열할 경우 부드러워져 성형이 가능하다. 아다만테인이 분자를 고정함으로써 수지의 내열성이 향상되었다고 연구팀은 보고 있다.

연구팀은 시멘트 공장이나 화력발전소로부터 배출되는 고농도의 이산화탄소를 수지의 원료로 활용하는 용도를 상정하고 있다. 스기모토 교수는 “화석 자원에는 한계가 있다. 이산화탄소는 유망한 탄소원이 될 것이다”라고 말한다. 수지의 사출 성형은 일반적으로 섭씨 200~250도로 가열해 부드럽게 한 다음, 틀에 넣어 냉각시켜 고체화한다. 기존의 수지는 섭씨 250도 전후에서 분해되어 버린다.

연구팀은 앞으로는 일반적인 사출 성형이 가능하도록 내열성을 강화해 일반적인 플라스틱 재료로써 사용될 수 있도록 하고, 낮은 비용으로 합성하는 방법도 검토할 계획이다.

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