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폐글리세롤로 석유 나프타 대체할 친환경 화학소재 생산
번호 221 View 17 등록일 2026-05-19 주제별 분류 기술
KAIST-한화솔루션 연구팀, 폐자원을 활용해 플라스틱과 섬유용 친환경 원료를 대량 생산할 수 있는 바이오 기술 개발

 - (필요성) 최근 석유화학 산업의 필수 원료인 나프타는 가격 급등과 공급 불안정이 지속되면서 대체 원료 확보의 필요성이 높아지고 있음. 이에 바이오디젤 생산 과정에서 발생하는 저부가가치 부산물인 글리세롤을 공급 안전성과 친환경성을 갖춘 화학소재로 전환할 수 있는 기술 개발이 요구됨.

 - (주요 내용) 바이오디젤 부산물인 글리세롤을 원료로 활용해 1,3-propanediol(1,3-PDO)을 생산하는 바이오 공정을 개발. 이 과정에서 산업용 미생물인 Corynebacterium glutamicum을 대사공학적으로 개량함. 먼저 표준 균주(ATCC 13032)를 활용해 글리세롤 흡수 기능과 1,3-PDO 생합성 기능을 도입하고, 부산물 생성 경로를 최소화하도록 설계함. 또한 유가배양(Fed-batch) 공정을 최적화하여 포도당-글리세롤 혼합 기질(substrate)에서는 138 g/L, 글리세롤 단독 기질에서는 100.9 g/L의 1,3-PDO를 생산함.

   이후 연구팀은 표준 균주에서 검증한 방법을 C. glutamicum SC97에 적용해 생산성을 높임. 또한 sucCD 유전자를 과발현시켜 대사 효율을 높이고, 항생제 없이도 안정적으로 생산 기능을 유지할 수 있는 균주를 개발함. 그 결과 개량 균주는 항생제를 사용하지 않은 조건에서도 2.95 g/L/h의 생산 속도로 141.5 g/L 1,3-PDO 농도를 달성함. 또한 30L 및 300L 규모의 파일럿 발효 공정에서 각각 120.2 g/L와 127.8 g/L의 생산 농도를 기록해 연구실 단계를 넘어 산업 규모 생산 가능성을 입증함.
 
<1,3-프로판다이올 생산을 위한 미생물 기반 공정>
- (기대효과) 이번 연구는 폐자원인 글리세롤을 고부가가치 화학 원료인 1,3-PDO로 전환하는 바이오 공정이 산업 규모로 확장할 수 있는 것을 보여준 사례임. 또한 지속가능한 1,3-PDO 생산 공정의 상용화 가능성을 제시하고, 향후 석유 기반 화학 원료를 대체하는 바이오 기반 화학소재 생산 기술 개발에 기여할 것으로 기대됨.
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