【산업 현황】
국제적 갈등과 지정학적 긴장이 고조되면서 에너지 및 자원 공급이 점점 더 불안정해지고 있다. 석유와 가스의 수송 및 공급 리스크가 커지는 한편, 석탄 화학 산업은 더욱 엄격해진 탄소 배출 규제의 압박에 직면해 있다.
이러한 상황에서 많은 화학 기업들은 석유, 석탄, 천연가스 등 단일 화석 연료 원료에 지나치게 의존할 경우 더 큰 위험에 노출될 수 있다는 우려를 점점 더 크게 하고 있다. 이에 따라 이들 기업은 점차 더 안정적이고, 탄소 배출량이 적으며, 다각화된 대체 원료를 모색하고 있다.
화학 기업들에게 있어 바이오 기반 개발은 더 이상 단순한 환경 슬로건이나 추상적인 개념이 아닙니다. 이는 원료 확보, 제품 고도화, 고객 인증, 그리고 수익 구조와 직결된 실질적인 선택지가 되었습니다.
【바이오 기반 방식을 선택할 때 고려해야 할 핵심 사항】
1. 회사는 어떤 바이오 기반 분야에 진출해야 할까요?
2. 선택한 기술 경로는 충분히 성숙해 있습니까?
3. 해당 제품은 고급 시장에 진출할 수 있습니까?
4. 해당 프로젝트를 성공적으로 구축하고, 안정적으로 가동하며, 사양에 부합하는 제품을 생산할 수 있는가?
바이오 기반 프로젝트의 핵심 과제는 원료, 반응, 분리, 정제, 중합, 장비 및 하류 응용 분야에 걸쳐 있다는 점입니다. 개념적인 이해만으로는 프로젝트를 성공적으로 수행하기 어렵고, 장비 공급만으로는 근본적인 공정 문제를 해결하기 힘들다. DODGEN의 강점은 기술 평가, 공정 개발, 핵심 장비, 그리고 산업화 경험을 통합하는 데 있다.
I. 바이오 기반 고순도 단량체 – 제품 품질의 토대
바이오 기반 산업화에서 가장 흔한 과제는 제품이 실험실에서 합성될 수 있는지 여부가 아니라, 저비용 및 저에너지 소비 조건에서 중합 등급 또는 전자 등급의 순도를 지속적이고 안정적으로 달성할 수 있는지 여부입니다. 발효액에 포함된 안료, 유기산 불순물, 잔류 배양액 및 미량의 불순물은 중합 단계로 유입될 경우, 분자량의 불균일, 제품의 황변 및 배치 간 불안정성을 초래할 수 있습니다.
DODGEN은 용융 결정화를 핵심 기술로 삼아, 낙막 증발, 고효율 증류, 휘발성 물질 제거, 중합 강화 등의 단위 기술을 통합하여 열에 민감하고 고순도이며 고부가가치가 높은 바이오 기반 단량체를 위한 맞춤형 솔루션을 제공합니다.
【주요 바이오 기반 단량체】
1. HMF
하류 분야: FDCA, 푸란 수지, 의약품·농약·향료 중간체.
제품의 가치: 열에 민감한 분리 공정 문제를 해결하는 데 중점을 둔, 정밀 화학 및 바이오 기반 폴리에스터 플랫폼으로의 관문입니다.
2. 바이오 기반 아디핀산
하류 공정: PA66, 폴리우레탄, 가소제 및 폴리에스터 폴리올.
제품의 장점: 저탄소 C6 플랫폼을 구축하고자 하는 엔지니어링 플라스틱 및 폴리우레탄 고객사에 적합합니다.
3. 락타이드
하류 공정: PLA, PLGA 및 PLA 공중합체.
제품의 가치: PLA의 분자량, 색상, 기계적 특성 및 안정성을 결정하는 핵심 전구체입니다.
4. BDO
하류 분야: PBS, PBAT, 폴리우레탄, 고급 용제, PTMEG 및 관련 응용 분야.
제품의 장점: 물, 경질 및 중질 분획, 유색 불순물, 미량의 부산물을 안정적으로 제거하여, BDO가 원료 단계부터 폴리에스터, 폴리우레탄 및 고급 화학 제품 분야에 더욱 안정적으로 활용될 수 있도록 합니다.
5. 이소소르비드(ISO)
하류 공정: 폴리카보네이트(PC), 코폴리에스테르, 에폭시/UV 단량체.
제품 가치: 고성능 바이오 기반 소재를 대상으로 하며, 특히 중합용 및 전자용 등급의 요구 사항 충족에 중점을 둡니다.
II. 에탄올 기반 메틸 메타크릴레이트(MMA) – 기존 가치 사슬에 새로운 원료 공급 경로 개척
메틸 메타크릴레이트(MMA)는 PMMA, 코팅 수지, 접착제 및 광학 소재의 중요한 기초 단량체입니다. 기존의 제조 공정은 석유화학 원료, 시안화수소의 안전 및 환경 규제, 그리고 유가 변동에 큰 영향을 받습니다. 에탄올 기반 MMA는 고객에게 새로운 원료 옵션을 제공합니다. 에탄올은 바이오 기반, 석탄 기반 또는 기타 저탄소 공정에서 생산될 수 있습니다.
권장 공정 흐름: 바이오 기반/석탄 기반 에탄올 → 카보닐화 관련 중간체 → MMA → PMMA / 코팅 수지 / 접착제 / 광학 소재.
DODGEN의 에탄올 기반 MMA 기술 성숙한 카보닐화 화학 기술을 기반으로 한 공정 경로 최적화에 중점을 두며, 분리, 증발, 증류 및 결정화 분야의 공학적 역량을 결합하여 열에 민감한 분리 공정 및 다성분 시스템 처리의 과제를 해결합니다.
하류 응용 분야: PMMA, MMA 특수 수지, 코팅제, 접착제, 아크릴레이트/메타크릴레이트 단량체 및 광학 소재 기업.
III. 바이오 기반 개질 소재 – 고성능 폴리머의 응용 분야 확대
1. PBIS
PBIS: 생분해성 이소소르비드(ISO)를 함유한 PBS.
PBS는 이미 바이오 기반 및 생분해성 소재 분야에서의 응용 기반을 갖추고 있습니다. 그러나 내열성, 강성, 치수 안정성 및 고성능 가공 환경 측면에서 소재 성능은 여전히 개선이 필요합니다. 공중합체 개질을 위해 바이오 기반 이소소르비드(ISO)를 도입함으로써 PBIS 공정을 개발할 수 있으며, 이를 통해 PBS를 일반적인 생분해성 소재에서 고성능 공중합 에스테르로 업그레이드할 수 있습니다.
DODGEN은 이소소르비드(ISO) 정제, 중합 반응 강화, 탈휘발, 점도 제어 및 연속 공정 설비에 중점을 두어, PBIS 공정 개발, 공정 검증 및 산업용 규모 확대를 위한 체계적인 지원을 제공할 수 있습니다.
권장 공정: 바이오 기반 숙신산 / BDO + 바이오 기반 이소소르비드(ISO) -> 공중합체 개질 -> PBIS -> 고성능 생분해성 소재 / 필름 / 사출 성형 / 개질 복합 소재.
2. PEIT
PEIT: 바이오 기반 이소소르비드(ISO)로 개질된 PET.
PET 가치 사슬은 이미 성숙 단계에 이르렀으나, 고객들은 여전히 고내열성, 투명성, 광학 성능 및 고급 포장/시트 용도 분야에서 소재의 성능 향상을 요구하고 있습니다. PET에 바이오 기반 이소소르비드(ISO)를 공중합하여 개질하면 PEIT 경로를 형성할 수 있으며, 이를 통해 기존 폴리에스테르의 적용 범위를 바이오 기반, 고성능 및 차별화된 분야로 확장할 수 있습니다.
DODGEN은 고순도 이소소르비드(ISO) 정제, 에스테르화/중축합 공정 최적화, 중합 장비 및 관련 분리·정제 시스템을 제공하여, PET 고객사가 고성능 투명 폴리에스터, 특수 공중합 폴리에스터 및 고급 응용 시장을 개척할 수 있도록 지원합니다.
권장 공정: PTA / DMT + EG + 바이오 기반 이소소르비드(ISO) -> 공중합체 개질 -> PEIT -> 고급 포장재 / 광학 시트 / 투명 내열성 폴리에스터 / 특수 공중합체 폴리에스터.
왜 DODGEN인가요?
기술적 경로를 통합 솔루션으로 전환하기
바이오 기반 화학 산업의 발전 동향에 관한 DODGEN 총괄 매니저와의 인터뷰
【바이오 기반 생산 라인의 핵심 공정을 아우르는 특허 장비】
1. DSR 중합 반응기
고점도 폴리머를 위한 전용 솔루션입니다. 이 장비는 PLA, PBS, PGA의 최종 중합 단계에서 발생하는 물질 및 열 전달 병목 현상을 해결합니다. 반응 효율은 기존의 교반식 반응기보다 현저히 높으면서도 분자량 분포를 효과적으로 제어할 수 있어, 바이오 기반 중합 생산 라인을 업그레이드하는 데 핵심 장비로 자리매김하고 있습니다.
2. 용융 결정화기
정제 공정에서 핵심적인 장비입니다. 락타이드, HMF, FDCA, 숙신산, 이소소르비드(ISO)와 같은 열에 민감한 단량체에 적합하며, 기존 증류 공정보다 에너지 소비를 현저히 낮추면서도 99.1% 이상의 중합 등급 순도를 달성합니다. 또한 DODGEN이 고순도 정제 플랫폼 분야에서 기술적 장벽을 구축하는 데 있어 핵심 장비입니다.
3. 마이크로 리액터
정밀 합성을 위한 안전하고 신속한 공정입니다. 이 공정은 식물성 오일의 에폭시화 반응이나 MMA 생산 과정의 산화 에스테르화 단계와 같이 빠르고 발열이 심한 반응에 적합합니다. 연속 공정을 통해 안전성과 선택성을 모두 향상시키는 동시에 부산물을 현저히 줄일 수 있습니다.
4. 낙하 필름 증발기
발효액 처리를 위한 최적의 솔루션입니다. 젖산이나 숙신산과 같은 열에 민감한 원료를 처리할 때, 저온 및 짧은 체류 시간으로 운영함으로써 제품 품질을 보호하는 동시에 증기 소비량을 줄여, 바이오 기반 생산 라인의 에너지 소비 관리에 상당한 이점을 제공합니다.
