NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 35, No. 6, 2017 …
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신사업 소개
(주)한화케미칼 중앙연구소 신사업 및 기술 소개
정기택 책임연구원 (주)한화케미칼 [email protected]
회사 소개
한화케미칼은 1965년 설립 이래로 범용 플라스틱 과 각종 무기화학 제품 생산을 통해 한국의 석유화 학산업을 이끌어 왔다. 국내 최초로 PVC를 생산한 데 이어 LDPE(저밀도폴리에틸렌), LLDPE(선형 저 밀도폴리에틸렌), CA(가성소다/염소) 등 각종 산업 의 기반이 되는 기초 석유화학 제품을 생산하였고, 폴리실리콘 사업 및 TDI(Toluene Diisocyanate)사업에 이르기까지 ‘창의적이고 경쟁력 있는 선도 화학 기 업’으로의 지속적인 성장을 도모하고 있다.
한화케미칼 중앙연구소 소개
한국의 화학산업은 70년대부터 수출 주력산업으 로 성장해왔다. 2016년 기준 한국의 석유화학 총 수 출규모는 355억 달러에 달하여 반도체, 일반기계, 자동차 품목과 함께 국가 경제에 이바지 하는 바가 크다. 한화케미칼도 1965년 설립된 후 국내 최초로 PVC를 생산한 데 이어 폴리올레핀, 클로로-알칼리 등 각종 산업의 기반이 되는 기초 화학제품 생산을 통해 국가 경제 및 국민의 삶의 질 개선에 기여하고 있다.
한화케미칼 중앙연구소는 석유화학 핵심기술인 촉매, 공정 기술 등을 핵심역량으로 육성하고 있으 며, 기술역량의 바로미터인 경제성이 있는 자체 공 정 설계/상업화에 매진하고 있다. 또한 외부와의 협 력을 강화하여 서울대학교와 신기술 연구소, KAIST
와 미래기술연구소를 설립하고 차세대 석유화학 물 질 제조기술, 혁신적 에너지 저감이 가능한 고순도 정제공정 등 시장에서 경쟁력을 가질 수 있는 원천 기술 역량 확보에 주력하고 있다.
연구 배경
유럽의 REACH 제도가 2007년 7월 1일부로 개시 되었고, 화학물질들 중에서 환경 및 인체에 위해성 이 높은 물질들은 고위험 물질인 SVHC(Substances of Very High Concern)로 분류하여 규제를 시작하였 다. 사용규제 대상인 SVHC 38종에는 PVC 가소제인 DOP(di 2-ethylhexyl phthalate)를 비롯하여 DBP(di butyl phthalate), BBP(butyl benzyl phthalate) 등 3종 의 Phthalate 가소제가 등재되었고, 이들의 완제품 내 함량을 0.1% 이하로 규제하고 있다. 특히 이들 3 종은 2013년 6월 30일 이후에는 전면 생산 및 사용이 금지될 예정이다. 또한 DINP(di isononyl phthalate), DIDP(di isodecyl phthalate), DNOP(di n-octyl phthal- ate) 등 3종도 유전독성물질로 분류하여 완구용에 사용을 규제하고 있다. 이로 인하여 유럽을 중심으 로 DOP의 사용량이 급격히 감소하고 있고, 그 영향 은 세계적으로 확대될 것으로 예상된다. DOP의 수 요 감소는 상대적으로 규제가 덜한 DINP의 사용으 로 전환되고 있으나 향후 Phthalate 계 물질 전반으로 규제가 확대될 경우에는 이를 대체할 친환경 가소 제 시장이 본격적으로 확대될 것으로 예상된다. 이
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에 당 센터에서 성능이 우수하고 독성이 없는 친환 경 가소제 “DEHCH”를 개발하였으며, 상업화를 위 한 연구를 시작하였다.
한화케미칼이 개발한 DEHCH 제품의 특성은?
가소제는 PVC 제품을 가공하기 위해 사용되는 첨 가제로서 다양한 물성을 요구하고 있다. 가장 널리 사용되었던 가소제인 DOP는 성능이 매우 우수하나, 환경호르몬 규제 대상의 물질로 지정되면서 이를 대 처하기 위해 다양한 친환경가소제들이 개발되었다.
최근 1세대 친환경가소제로서 널리 알려진 물질 은 DOTP이다. DOTP는 친환경가소제로서 환경규제 물질에는 해당되지 않으나, 가소제로서의 성능이 좋 지 않아 이를 사용하는 업체들에게서는 많은 불만이 제기되고 있다.
이에 당사에서는 DOTP보다 더 친환경적이고 품 질이 우수한 제품을 개발하기 위해 다양한 연구들을 수행해 왔다.
많은 회사들은 기존 가소제 중에서 성능이 우수
한 DOP, DINP 등에 대한 수첨 연구를 주로 진행해 왔었다. 이는 기존에 성능이 우수한 가소제를 수첨 해서 벤젠기를 사이클로헥산기로 치환하면, 성능도 우수하고 친환경적인 제품을 개발 할 수 있을 거라 는 기대가 있었기 때문일 것이다.
당사는 보다 넓은 시각에서 성능이 우수한 프탈 레이트 계열뿐만 아니라 가소제로서는 성능이 다소 부족한 테레프탈레이트 계열까지 수첨하여 친환경 가소제 개발 연구를 지속적으로 수행하였다.
그 결과, 가소제 성능으로서는 물성이 낮은 테레 프탈레이트 계열 가소제 DOTP가 수첨 후에는 성능 이 매우 우수하면서 친환경적인 제품으로서의 성능 을 가지는 것을 확인하였다.
이렇게 개발된 제품에 대해 다양한 가소제와 물 성 평가를 진행한 결과, 현재 환경호르문으로 규제 되고 있는 DOP 가소제와 거의 동등한 수준의 물성 을 갖는 친환경 가소제 DEHCH 제품을 개발하였다.
DEHCH 물질에 대해서는 상업화 이전부터 독 성 검사를 지속적으로 수행하여 무독성의 물질로
그림 2. 가소제 별 물성 평가 자료 그림 1 . Phthalate 의 수소화 반응
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신사업 소개
REACH에 물질 등록(14년)을 완료하였다. 또한 DE- HCH 를 이용하여 제조된 제품들에 대해서는 미국 FDA 승인 신청을 하였으며 WRAP, CAP Liner에 대 해서는 FDA 승인을 17년도에 획득하였다.
이 외에도 다양한 친환경 인증을 진행할 계획이다.
개발 기술 내용
당사의 DEHCH 제조 공정 연구 개발은 2009년 시 작하여 Lab & Pilot 연구를 거쳐 상업화 연구를 통해 자체 독자 기술력으로 BDP(Basic Design Package)를
확보하였다. 가소제 시장 특성상 품질이 우수하더라도 가격
경쟁력을 갖지 않고서는 가소제 시장에서 환영 받지 못하는 것이 현실이었다.
그러한 문제들을 극복하기 위해 2014년 이후 당사 에서는 획기적인 공정 최적화 및 효율 증대 연구를 통해 제조원가를 획기적으로 개설하는 연구를 수행 하였다.
그림 3. DEHCH 독성 실험 결과
그림 4. DEHCH 제품을 이용한 다양한 가소제 제품
그림 5. DEHCH 공정연구 분야
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그 결과, 상업공장 건설 단계에서는 DEHCH 수첨 제조원가를 초기 제조원가 대비 약 50% 수준으로 낮 추는 성과를 이루었다.
맺음말
한화케미칼은 항상 고객들의 소리에 귀를 기울이 고, 고객의 불만을 토대로 이를 해결하기 위한 많은 노력을 하고 있다. 그 예로, 세계 최초로 DEHCH라 는 친환경 가소제 개발/생산에 성공한 것에 만족 하 는 것이 아니라, 다양한 독성/발암 테스트 등을 통해 제품의 친환경성을 확보 해 나갈 계획이다.
이와 더불어 당사에서는 최근 수첨 석유수지 연 구 성과를 기반으로 친환경적인 석유수지 사업을 추 진 중에 있다.
이처럼 한화케미칼은 항상 유화사업 분야에서 초 인류기업으로서 다양한 신사업 연구를 지속적으로 수행하고 있으며, 특히 고객 가치 우선을 실현하기 위해 친환경적인 제품 개발에 보다 많은 관심을 갖 고 있다. 앞으로 한화케미칼은 소비자들이 믿고 사 용할 수 있는 석유화학 제품을 개발하는 선두주자로 서의 역할을 계속해서 선도해 나가고자 한다.
그림 6. Perfect non-phthalate 친환경가소제 제조 공정 (울산3공장, 한화케미칼)
