화학뉴스

Bridgestone이 천연고무를 대체할 수 있는 폴리이소프렌고무(Polyisoprene Rubber) 중합기술을 개발했다.
독자적인 가드리늄(Gd) 촉매를 활용해 천연고무에 필적하는 수준으로 분자 마이크로 구조에 규칙성을 부여하는데 성공했으며 요구되는 특성에 따라 분자량을 균일하게 혹은 임의로 제어할 수 있도록 했다.
해당 신기술로 제조한 IR(Isoprene Rubber)은 천연고무 이상의 물성을 보유하고 있어 타이어 소재로 투입하면 내파괴물성, 저연비성 등을 발휘해 천연고무로 제조한 기존소재의 기능을 능가할 것으로 기대되고 있다.
Gd 촉매를 활용하면 1분당 1800개의 고활성을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 바이오매스 베이스 이소프렌(Isoprene)을 사용하는 것도 가능한 것으로 알려졌다.
2020년대까지 파트너기업과의 연계를 통해 상용화를 준비할 계획이다.
천연고무는 인성강도, 내구성이 뛰어나 타이어 소재의 25% 이상을 장악하는 주요소재로 주목받고 있다.
다만, 파라고무(Para Rubber) 나무 수액에서 채취해 제조하기 때문에 기후상황에 따라 수확량에 변동이 크고 수요에 따라 생산량을 조정할 수 없다는 과제를 안고 있다.
이에 따라 Bridgestone은 타이어 수요 신장에 맞추어 중장기적으로 천연고무를 안정조달하기 위해 다양한 연구개발(R&D)을 수행하고 있다.
DNA 분석을 바탕으로 단위당 면적 수확량을 확대함과 동시에 병해 예방기술, 농약 등을 개발하는 등 파라고무나무 관련 연구를 진행하고 있으며 구아율(Guayule) 등 새로운 자원을 실용화하는 연구도 착수했다.
IR은 천연고무에 가장 가까운 분자구조를 보유한 합성고무로 품질이 안정된 편이며 가공성도 뛰어나지만 인성강도, 내구성이 떨어져 천연고무를 교체하는 수준에는 도달하지 못한 것으로 파악되고 있다.
그러나 Bridgestone의 중합기술은 천연고무를 교체하기 위해 IR을 고기능화시키는 목적으로 개발된 것으로 상용화에 성공하면 현재 1200만톤 수준인 천연고무 시장을 더욱 확대시킬 것으로 기대되고 있다.
독자 개발한 Gd 촉매는 촉매구조를 개량해 활성, IR의 마이크로 구조 제어 등 상반된 기능을 모두 갖출 수 있게 됐다.
또 그동안 IR은 시스, 트랜스, 비닐 등의 3종의 마이크로 구조 가운데 랜덤성이 강한 부드러운 시스 구조를 최대 94.0-98.5% 수준으로 올리는 것이 한계였으나 Bridgestone의 기술로는 99.0% 실현이 가능해져 100.0%에 가까운 천연고무에 조금 더 가까워지게 됐다.
아울러 분자량을 조정해 강도, 가공성과 같은 물성을 용도에 따라 제어할 수 있게 됐다.
신촉매공법에 따른 IR로 제조한 타이어는 연비성능 등에서 기존 천연고무 베이스 타이어보다 성능이 우수한 것으로 알려졌다.
Bridgestone은 셀룰로오스(Cellulose)를 원료로 활용하는 효소기술을 통해 이소프렌 모노머를 제조하는 방법을 개발하고 있다.
바이오매스 베이스 원료에도 적용할 수 있는 신규 중합기술과 조합해 천연고무를 상회하는 특성을 보유한 바이오매스 IR을 공업화할 것으로 기대되고 있다.
Bridgestone은 천연고무의 대체기술로 고기능 IR의 상용화를 추진할 방침이다. (K)