부타디엔‧이소프렌, 폐플래스틱 베이스로 전환
폐플래스틱 및 폐고무 베이스 화학제품 제조 프로젝트에서는 총 3개 사업을 추진한다.
브리지스톤(Bridgestone)은 폐타이어를 CR(Chemical Recycle)해 부타디엔(Butadiene)과 이소프렌(Isoprene)을 제조하는 기술을 개발하고 있다.
부타디엔은 에네오스(Eneos)와 연계해 정밀 열분해한 분해유로 제조하며 양산화를 위해 2030년까지 수만톤급의 대형 실증을 추진하고, 이소프렌은 산업기술종합연구소, 도호쿠(Tohoku)대학, 에네오스, JGC 등과 협업해 고수율 제조를 위한 기초 연구를 강화한다.
탄소 순환형 합성고무 제조기술 개발 사업은 제온(Zeon)이 간사를 맡아 요코하마고무(Yokohama Rubber)와 연계해 에탄올(Ethanol)로부터 고효율 부타디엔을 합성하고 바이오 이소프렌 및 부타디엔 제조기술 개발에 도전할 계획이다.
에탄올 베이스 고효율 부타디엔 합성은 2034년까지, 바이오 이소프렌 및 부타디엔 제조는 2035년까지 사업화하는 것을 목표로 하고 있다.
폐플래스틱을 원료로 사용하는 CR 프로젝트는 스미토모케미칼(Sumitomo Chemical)이 무로란(Muroran)공업대학과 공동 연구를 진행한다. 마루젠석유화학(Maruzen Petrochemical)과도 협력하며 마루젠석유화학의 올레핀 유분 분리‧정제 관련 노하우를 활용하거나 부생유분의 품질 확인, NCC(Naphtha Cracking Center) 원료 이용 등을 추진할 계획이다.

화학소재, 이산화탄소의 원료 활용 본격화
이산화탄소 베이스 기능성 화학제품 제조기술 프로젝트에서는 2개 사업을 지원한다.
도소(Tosoh)는 이산화탄소 베이스 기능성 플래스틱 소재 제조 프로젝트를 추진한다.
산업기술종합연구소, 콜코트(Colcoat) 지원을 통해 포스겐(Phosgene)을 대체하고 공장 배기가스에 포함된 이산화탄소(CO2)를 직접 이용해 이소시아네이트(Isocyanate)나 이산화탄소 베이스 PCD(Polycarbonate Diol)를 개발할 계획이다.
MGC(Mitsubishi Gas Chemical)도 협력하며 DPC(Diphenyl Carbonate) 전구체 제조에서 포스겐을 대체할 수 있도록 이산화탄소 원료 신규 합성 및 용융공법 PC의 고기능화 프로세스를 개발한다.
다관능형 환상 카보네이트(Carbonate) 화합물 대량생산 공정 확립 및 용도 개발 프로젝트는 Dainichiseika Color & Chemicals의 자회사인 Ukima Chemicals & Color가 추진한다.
환상 카보네이트 화합물은 에폭시(Epoxy) 화합물과 이산화탄소를 합성해 제조하며 우레탄(Urethare) 중간원료로 사용한다.
초임계 이산화탄소를 이용해 용매를 사용하지 않고 생산성을 높이며 폐기물 감축에도 기여할 수 있는 신규 프로세스를 확립해 촉매, 장치 개발을 진행할 방침이다.
제조 코스트를 낮추면 포장자재와 자동차부품용 접착제 용도에서 우레탄과 에폭시수지를 대체할 원료로 투입할 수 있을 것으로 예상하고 있다.

MCC, 인공광합성과 막 기술 적극 활용
알코올류 베이스 화학제품 제조기술 주제에서는 2개 사업 및 3개 세부 프로젝트를 진행한다.
미츠비시케미칼(MCC: Mitsubishi Chemical)은 이산화탄소 베이스 기능성 플래스틱 소재 프로젝트 2건을 추진한다.
먼저, 인공광합성 화학 프로세스 기술연구조합과 인공광합성으로 제조한 그린수소로 올레핀을 생산하는 체인을 확립할 계획이다. 일본에 헥타르(ha)급 실증 플랜트를 설치함으로써 2030년 수소 가격을 노멀입방미터당 20엔 이하로 낮추는 것을 목표로 하고 있다.
2040년 본격적인 상용화에 나서기 위해 해외에서 대규모 실증 프로젝트를 추진하는 방안을 검토하고 있다.
이산화탄소 베이스 기초화학제품 제조 프로세스 개발은 MGC와 협력한다.
그린수소와 화학공장에서 배출된 이산화탄소를 반응시켜 메탄올(Methanol)을 합성하며 MGC가 메탄올 합성 프로세스 개발을 담당하고, 미츠비시케미칼이 제올라이트(Zeolite) 막을 사용하는 고효율 생산기술을 개발할 계획이다.
메탄올로부터 올레핀을 제조하는 촉매 개발은 미츠비시케미칼이 담당하며 2025년 이후 올레핀을 10-100톤 정도 생산하는 실증 플랜트, 2028년 이후에는 1만-50만톤급의 상업 플랜트를 건설해 제조 코스트를 현재에 비해 20% 감축하는 것을 목표로 하고 있다.
스미토모케미칼(Sumitomo Chemical)은 이산화탄소 등 원료로 사용하는 알코올류 및 올레핀류에 대한 CR 기술 개발 프로젝트를 추진한다.
산업기술종합연구소 및 학술기관과 함께 폐플래스틱 베이스 합성가스를 원료로 에탄올을 제조하는 촉매와 프로세스를 개발하고 실증을 실시한다.
시마네(Shimane)대학과는 메탄올 제조 촉매 개량 및 내부 응축형 반응기 공동연구를 추진해 반응기를 에탄올 제조에 적용하고 에탄올을 원료로 C3 이상 올레핀류를 고효율 제조할 방침이다.

MCI, 규슈대학과 4대 연구주제 개발 추진
미쓰이케미칼(MCI: Mitsui Chemicals)은 탄소중립을 위해 2030년까지 환경기반 기술 확립에 박차를 가할 방침이다. 
미쓰이케미칼은 탄소중립에 기여하는 최첨단 기술 개발 및 실용화‧사업화를 목표로 2021년 11월 규슈(Kyushu)대학의 탄소중립‧에너지 국제 연구소(I²CNER)에 MCI-CNRC를 설치했다.
I²CNER은 2010년 일본 문부과학성의 세계 최고수준 연구기지 프로그램으로 채택돼 설립된 연구기관으로 광에너지 변환 분자기기, 수소 적합 소재, 전기화학 에너지 변환 등 그린수소를 효율적으로 생산하기 위한 요소기술 및 노하우를 풍부하게 갖추고 있으며 프로세스 중 배출되는 이산화탄소 포집 및 저장기술도 강점으로 파악된다.
MCI-CNRC는 11개의 연구실과 박사연구원(포스닥)으로 구성돼 있으며 미쓰이케미칼이 연구개발(R&D) 비용으로 매년 2억엔을 투자해 2031년 3월까지 10년 동안 △그린수소 제조‧이용 △이산화탄소 포집‧회수 △이산화탄소 변환‧고정화 △고도 분석‧평가 등 4개 영역에서 연구를 진행한다.
I²CNER의 강점인 그린수소 영역에서 제조‧저장‧사용 관련 요소기술 개발을 진행할 예정이다. 전기, 빛, 저온열 등 다양한 에너지를 사용해 물, 수증기를 전기분해하고 수소와 산소를 얻는 프로세스 개발에 도전할 것으로 알려졌다.
2000년대 프로젝트는 금융위기 영향으로 개발작업이 일시 중단됐으나 제조코스트가 화석 베이스 천연가스 대비 수배에 달했던 당시와 달리 현재는 근본적인 기술 개발이 더욱 중요하고 메탄올 및 유도제품 제조 가능성도 있다는 점에서 차이가 큰 것으로 평가되고 있다.
규슈대학은 촉매 표면상에서 이산화탄소 수소화를 진행하는 반응 메커니즘을 해명했으며 HCOO(Formic Acid)에서 H2COO(Dioxymethylene)으로 수소화 과정을 가속화하는 촉매, 반응 시스템을 구축해 이산화탄소 수소화에 따른 메탄올 합성 저온화 및 전환효율 향상에 나서고 있다.
이산화탄소 포집‧회수에서는 공장 배기가스를 활용하는 고효율 이산화탄소 포집기술을 개발하고 고도 분석‧평가에서는 경제학 전문 담당 박사들이 사회활동을 수치화하고 통계 처리하도록 해 부문별로 진행하고 있는 연구개발 주제가 탈탄소 에너지 사회 전환에 미치는 영향을 평가할 계획이다. 라이프사이클 관점도 도입하는 것이 특징으로 파악된다.
주제는 모두 기초연구 수준이지만 기술 성숙도 지표인 TRL을 기준으로 2030년까지 레벨3 개념검증(PoC)을 마치고 이후 미쓰이케미칼의 프로세스‧소재 개발, 상업화 노하우 등과 조합해 실용화 단계로 나아갈 방침이다.
미쓰이케미칼과 규슈대학의 포괄계약은 Close Appointment 제도를 도입한 것이 특징이며 연구자들이 여러 대학, 공공연구기관, 민간기업과 각각 고용계약을 체결하고 업무를 실행하는 방식이다.
프로젝트는 전반적으로 미쓰이케미칼 전략에 맞추어 연구주제나 방침을 정해 진행하며 특허도 미쓰이케미칼이 우선적으로 사용할 계획이다. (K)