요리할 때 없어서는 안 될 중요한 식재료 중 하나가 바로 소금입니다. 일상생활에서 사용하는 섬유와 화장품, 페인트, 고무, 유리, 배터리, 세제 등 다양한 곳에 소금이 들어가 있답니다. 우리가 타고 다니는 자동차에도 소금이 최소 10㎏ 쓰인다고 하는데요. 소금은 유황, 석회암, 석탄, 석유와 함께 화학공업의 5대 원료 중 하나로 손꼽히는 화학 재료이기도 합니다. 그렇다면 소금은 음식 외 어떤 분야에서 이용되고 있을까요? 오늘은 우리가 몰랐던 소금의 ‘변신’에 대해 알아보겠습니다. ◆소금과 수산화나트륨 소금은 나트륨과 염소가 이온 결합을 한 물질로, 상온에서는 고체 상태입니다. 혈액에는 0.9%의 나트륨이 존재하는데, 체내에서 혈액량 유지와 혈압 조절 외 소화 및 흡수 작용 등 생명유지 활동에 없어서는 안 될 물질입니다. 소금에서 나트륨(Na)과 염소(Cl)를 따로 떼면 전혀 다른 성질을 갖게 됩니다. 소금물을 전기분해하면 음극(-)에서 수소와 수산화 이온이 만들어지고, 양극(+)에서는 염소가스가 발생합니다. 소금물 속 나트륨 이온(Na+)과 수산화 이온(OH-)이 만나면 수산화나트륨(NaOH)이라는 화학물질이 생성됩니다. ◆수산화나트륨 용도 소금에서 만들어진 수산화나트륨은 비누와 제지, 펄프, 섬유, 염료, 의약품, 식품, 전기 등 다양한 분야에서 원료로 활용됩니다. -섬유 염색가공 가성소다는 섬유 표백 및 잡물을 없애는 정련 작업에 투입되는데요. 가성소다로 폴리에스테르 섬유의 일부를 용해하여 직물에 부드러운 촉감을 부여하거나 섬유의 불순물을 제거해 염색이 더 잘되게 하는 역할을 합니다. -금속 표면처리 가성소다는 피막 처리 등 금속재료 표면상에 존재하는 재질을 화학적인 방법으로 처리하는 역할을 하는데요. 이를 통해 금속의 외관 미화 및 내마모성, 전기 전도성의 부여 등을 수행하게 됩니다. -비누 및 세제 원료 가성소다는 강알칼리성으로 음이온 계면 활성제 역할을 합니다. 단백질을 분해하는 성질 덕분에 때를 녹이는 효과가 있어 세탁세제 및 비누 등으로 만들어집니다. -정수 및 폐수처리 폐수처리를 하는데도 가성소다가 활용된다는 사실, 알고 있나요? 가성소다는 알칼리원으로 상수 및 하수, 폐수처리에 이용되고 있습니다. 특히 산성인 하수의 중화 처리를 위한 pH 조정제로 강알칼리성의 가성소다가 쓰이고 있습니다. -플라스틱 원료 우리 생활에서 많이 접하는 PVC(폴리염화비닐) 장판, 벽지, 장화, 인조가죽 등의 원료 중 하나는 바로 가성소다입니다. PVC 원료인 VCM(염화비닐)이 에틸렌과 소금물(염소)을 반응시켜 만들어지기 때문입니다. 소금이 우리 몸의 생명을 유지하는 데 중요한 물질일 뿐만 아니라 생활의 편리함까지 더해주는 중요한 원료라는 사실이 놀라운데요. 앞으로 음식을 먹을 때뿐만 아니라 자동차를 타거나 플라스틱 제품을 사용할 때도 소금이 ‘활약’을 하고 있다는 사실을 잊지 말아 주세요. 한화솔루션 블로거

‘H2O. O, H…’ 우리가 일상에서 많이 접하는 기호입니다. 이게 각각 물과 산소, 수소를 나타내는 것이라는 사실은 많은 이가 잘 알고 있을 텐데요. 물 분자는 두개의 수소(H2) 원자와 산소 개(H) 원자로 구성된 분자입니다. H2O라는 화학식으로 표현되며, 이를 분자식이라 합니다. 이렇게 물질을 구성하는 원자, 분자, 원소, 화합물을 표현할 때 알파벳과 숫자를 사용하는데요. 원소의 이름은 어떻게 만들어졌으며, 화학식과 분자식은 어떻게 다른지 알아보겠습니다. ◆원소 이름은 어떻게 만들어졌을까? 많은 원소가 그리스어나 라틴어를 어원으로 하고 있습니다. 과거 지중해 유럽에서 주로 원소가 발견됐고, 당시 일반적으로 쓰던 언어가 그리스어와 라틴어이기 때문입니다. 수소(Hydrogen·그리스어로 물을 만드는 것)가 바로 그리스어에서 유래했습니다. 산소(Oxygen)는 그리스어로 산(酸)을 만드는 것이라는 뜻입니다. 근대에 들어서면서부터는 발견자의 성향이나 관심, 혹은 국가명이나 지역명으로 짓기도 했으며, 현대에는 학자 이름을 붙이기도 합니다. ◆연금술사와 원소 기호의 탄생 과거 연금술사들은 수많은 원소를 발견했는데요. 구리와 주석, 철, 탄소 등의 원소가 바로 그 주인공입니다. 연금술사들은 다양한 실험을 통해 얻은 자료를 기록하고 분석하여 체계적으로 연구를 했는데요. 이때 자신의 기술을 알리지 않기 위해 그림이나 도형 등으로 원소를 표기했습니다. 이것을 근대 원자론의 창시자인 영국의 화학자이자 물리학자인 존 돌턴(John Dalton)이 원형 기호로 정리했고, 이후 셀레늄을 발견한 스웨덴의 화학자 옌스 야코프 베르셀리우스(Jons Jacob Berzelius)가 알파벳 기반으로 정리한 것이 바로 지금의 원소 기호라 할 수 있습니다. ◆화학식 표현방법 화학식은 물질을 구성하는 원자의 종류와 수, 구성방식을 나타내는 방법입니다. 이때 물질을 이루는 원자와 분자, 이온 등을 원소 기호화 숫자를 이용해 표현합니다. 화학식은 표현방법에 따라 분자식과 실험식, 시성식, 구조식 등이 있습니다. -분자식 분자를 표현한 화학식으로, 분자를 구성하는 원자의 종류와 수를 원소 기호와 숫자로 나타냅니다. 예를 들어 2원자분자인 산소의 분자식은 ‘O2’, 3원자분자 물의 분자식은 ‘H2O’입니다. -시성식 시성식은 분자식을 확장하거나 구조식을 단순화한 형태로, 분자의 특성을 알 수 있도록 작용기를 활용해 나타냅니다. 예를 들어 아세트산의 시성식은 ‘CH2COOH’입니다. -실험식 실험식은 실험을 통해 구한 화학식으로, 성분 원소의 종류와 이들의 상대적인 비를 나타냅니다. 예를 들어 아세트산의 분자식은 ‘C2H4O2’으로 구성 비율이 ‘C : H: O = 1: 2: 1’인 만큼 실험식은 ‘CH2O’입니다. -구조식 구조식은 화합물의 구조를 단순한 형태로 표현한 식입니다. 예를 들어 이산화탄소의 분자식은 ‘CO2’이고, 구조식은 ‘O=C=O’입니다. 오늘은 원소와 화학식에 관한 기본적인 개념에 대해 알아보았는데요. 다음 시간에는 원소에 대해 좀 더 자세히 알아보겠습니다. 한화솔루션 블로거

화학용어는 자주 접하지 않는 탓에 이해하기 어렵게만 느껴지는데요. 뉴스 등을 통해 생활에서 자주 접하는 화학용어를 좀 더 쉽게 알려주는 코너를 마련했습니다. 첫번째로 준비한 용어는 열분해 기술입니다. 이 기술은 최근 플라스틱 폐기물 증가에 따라 친환경적인 처리 방법으로 자주 언급됩니다. 환경부에 따르면 현재 우리나라의 폐플라스틱 재활용 비율은 54%인데요. 열분해 기술을 통해 플라스틱 폐기물의 재활용 비율을 높일 수 있다고 하니, 알아보겠습니다. ◆열분해란 외부에서 열을 가하면 물질의 온도가 올라가는데, 이 과정에서 원자 간의 결합 에너지보다 큰 열 에너지를 얻게 됩니다. 활성화된 분자에선 약한 결합은 끊어지고 각종 성분으로 분해되는데, 이를 열적 전환(thermal conversion)이라 합니다. 열분해(Pyrolysis)는 열적 전환 중 한가지 방식으로, 산소가 없는 상태에서 유기성 고분자를 열적으로 분해하여 액상 및 고상의 유도체와 가스상의 연료 등을 생산하는 방법입니다. ◆친환경 소각 기술의 등장 열분해 소각 기술은 1960년대 초 미국에서 대기정화법(The Clean Air Act)이 발효되면서 기존 대기오염 발생 문제를 소각공정 자체에서 최소화하기 위해 사용되기 시작했습니다. 폐기물의 투입-건조-건류 및 열분해 소각공정을 거치는 1차와 이때 발생한 건류 가스를 완전 소각시키는 2차 연소로 구분돼 있습니다. 열분해는 처음 열을 가할 때 별도의 에너지를 써야 하는 것 외에는 오염물질을 배출하지 않으며, 잔류 소각재도 거의 발생하지 않아 친환경 기술로 평가받고 있습니다. ◆폐플라스틱 열분해 유화기술 열분해를 이용한 폐플라스틱 유화기술은 오일쇼크 당시인 1970년 대 초 폐기물을 통해 에너지를 회수하기 위한 목적으로 연구가 시작됐습니다. 최근 유가가 상승하면서 폐플라스틱의 유화기술에 더욱 관심이 높아졌습니다. 열분해 유화기술은 폐플라스틱과 폐타이어, 폐비닐, 폐유, 폐고무 등 고분자 폐기물을 무산소 조건 하에 외부에서 열을 가하는 반응을 통해 액체연료로 변환시키는 방법입니다. 열분해 과정에서 다이옥신과 같은 유해물질은 물론이고 폐기물도 발생하지 않아 친환경적이며 경제적인 재활용 기술이라 할 수 있습니다. ◆이산화탄소 배출 없는 열분해 수소 생산 2019년 독일의 마드리드 폴리텍 대학에서 천연 가스를 고온으로 가열하는 열분해 기술을 사용해 수소를 처음 생산했는데요. 부산물로 고체 형태의 탄소만 배출해 환경오염이 없고, 배출된 탄소는 전기 자동차 배터리 제조 등에 이용할 수 있어 친환경 수소 생산기술로 주목받았습니다. 국내에서도 폐플라스틱을 열분해해서 가스를 생산하고, 이를 수소로 개질 하는 기술을 개발하고 있습니다. 열분해 기술은 이렇게 주로 폐기물을 분해하여 오일이나 수소 등의 원료로 재활용하는 기술로, 환경오염은 물론이고 천연자원 고갈에 대응할 수 있습니다. 앞으로 친환경 열분해 기술이 우리 생활에 어떤 영향을 미칠지 관심 있게 지켜봐 주세요. 한화솔루션 블로거

보통의 플라스틱은 자연에 버려졌을 때 썩는데 수백년이 걸린다고 합니다. 그 쓰레기는 환경을 오염시키는 동시에 미세 플라스틱으로 우리 몸에 쌓이는 등 다양한 문제를 야기하고 있습니다. 이에 주목한 것이 바로 자연에서 완전 분해되는 플라스틱인데요. 환경에 미치는 영향이 없어 플라스틱 대체재로 주목받고 있습니다. 다만 썩는다고 알려진 생분해 플라스틱이 실제 완전 분해되는데 수십년 혹은 그 이상 걸릴 수 있다는 전문가들의 평이 이어지면서 사용을 두고 논란이 있기도 했습니다. 생분해 플라스틱은 자연에서 썩는데 얼마나 걸리는 것일까요? 오늘은 친환경 플라스틱의 대표 주자, 생분해 제품에 대해 알아보겠습니다. ◆생분해 바이오 플라스틱 생분해 플라스틱은 땅에 매립되면 미생물에 의해 수개월에서 수년 내 분해되는 재료로 만들어집니다. 바이오 플라스틱이라고도 하는데, 매립했을 때 물과 이산화탄소, 메탄 가스, 바이오매스 등으로 완전 분해됩니다. 쓰레기 문제를 야기하지 않으며, 분해됐을 때 물과 이산화탄소만 남기기 때문에 환경에도 영향을 주지 않는 만큼 친환경 플라스틱으로 각광받고 있습니다. ◆바이오 플라스틱의 종류 바이오 플라스틱은 크게 100% 자연에서 분해되는 생분해성, 기존 플라스틱에 생분해 물질을 첨가한 산화 생분해, 기존 플라스틱에 바이오매스를 첨가한 바이오 베이스로 분류할 수 있습니다. 생분해성 플라스틱의은 천연 자연성분으로만 구성된 PLA(Polyatic Acid), PHA(Poly Hydroxy Alkanoate), 그리고 석유 유래 원료를 합성한 PBS(Poly Butylene Succinate), PBAT(Polybutylene Adipate Terephthalate) 등 두가지로 크게 구분할 수 있습니다. 생분해성이 매우 우수하고 미생물에 의해 분해되는데 3~6개월 걸립니다. 석유 유래 원료를 합성한 산화 생분해 및 바이오 베이스 플라스틱은 바이오 PE(폴리에틸레), 바이오 PP(폴리프로필렌) 등으로 자연에서 분해가 잘 되는 것 같지만, 실제 생분해되는 속도가 매우 느리다는 단점이 있습니다. ◆생분해 플라스틱 정말 썩을까? #PLA(폴리락틱애시드) PLA는 우리가 가장 쉽게 만나볼 수 있는 생분해 플라스틱입니다. 옥수수와 사탕수수 등의 전분을 발효시켜 만드는데, 뜨거운 음식을 담거나 아기가 입으로 물어도 되는 친환경 플라스틱입니다. 일반적으로 6개월 안에 생분해되는 것으로 알려져 있지만, 수분이 70% 이상, 기온이 섭씨 58도 이상 조건에서만 100% 분해되는 탓에 매립된 토양 환경에 따라 수십년이 걸려도 썩지 않을 수 있습니다. #PBAT & PBS PBAT와 PBS는 석유 원료 중 자연계에서 발견되는 부탄디올 등의 물질을 합성해 만드는데요. 특별한 조건 없이 토양에서 생분해됩니다. 가격은 PLA보다 비싸지만, 열에 강하고 유연하다는 장점을 지니고 있어 비닐 봉지와 1회용 필름, 농업용 비닐, 어업용 그물 등으로 만들어지고 있습니다. #PHA(폴리하이드록시알카노에이트) PHA는 바다 속에서 미역을 먹고 사는 미생물로 만들어집니다. 미생물이 있는 환경이면 어디서든 잘 분해되는 장점이 있는데요, 특히 바다에서도 6개월 내 100% 생분해되어, 가장 친환경성이 높은 것으로 평가받고 있습니다. 한국산업기술평가관리원의 보고서에 따르면 국내 바이오 플라스틱 시장은 2019년 약 4만t 규모로, 전체 시장의 0.5% 정도입니다. 생분해 플라스틱은 일반 플라스틱에 비해 생산할 때 탄소를 덜 배출하고, 자연 분해가 되기 때문에 앞으로 더욱 활성화되어야 하는 분야입니다. 한화솔루션은 독자 기술을 통해 생분해성 폴리에틸렌 복합 소재와 바닷속에서도 스스로 분해되는 폴리에스테르계 고분자 등을 연구·개발(R&D)하고 있습니다. 생활의 편리함은 물론, 지속가능한 미래를 위한 자연환경까지 생각한 한화솔루션에 많은 관심 부탁합니다. 한화솔루션 블로거

석유는 우리 일상생활에 필요한 다양한 화학제품을 만들고, 에너지를 공급해는 데 없어서는 안될 물질입니다. 하지만 자원 고갈의 문제와 함께 이산화탄소 배출로 지구 온난화 문제를 함께 안기고 있습니다. 이에 석유를 대체하기 위한 다양한 연구가 시도되고 있는데요, 그 중 하나가 바로 합성가스입니다. 자원이 부족한 우리에게 가장 필요한 기술이기도 한데요. 최근 이산화탄소 포집기술을 이용해 합성가스 생산 중 발생하는 탄소 배출까지 줄인 친환경 기술이 등장해 ‘탄소 제로’ 에너지로 주목받고 있습니다. 오늘은 새롭게 떠오르고 있는 합성가스를 소개하겠습니다. ◆제품 원료에서 에너지로…합성가스란 합성가스(Syngas·synthetic gas 또는 synthesis gas)는 화학 반응의 공급 원료로 사용하는 수소와 일산화탄소의 혼합 기체입니다. 합성가스는 암모니아와 디메틸에테르, 메탄올을 포함하는 다양한 화학제품의 원료가 되며, 전기 발전 등의 에너지원이 될 수 있습니다. 석탄과 나프타 같은 석유계 탄화수소 화합물뿐만 아니라 바이오매스와 이산화탄소를 활용해 합성가스를 생산할 수 있습니다. 최근에는 합성가스로 수소를 생산하는 기술까지 등장해 기존 화학제품 원료에서 에너지원의 합성연료로 그 활용방법이 다양해지고 있습니다. ◆합성가스 제조 방법 바이오매스와 석탄은 가스화 설비를 통해 합성가스로 전환됩니다. 가스화기 내부에서는 부분 산화, 수증기 개질, 이산화탄소 개질, 수소 개질, 수성 가스화 등 여러 반응이 일어나면서 합성가스가 만들어집니다. 이후 정제공정을 통해 불순물을 제거한 뒤 화학물질을 합성하거나 연료로 공급됩니다. ◆합성가스로 수소 생산 기술 2019년 국내 연구진이 합성가스에서 고순도 수소를 생산하는 기술을 발표했습니다. 한국에너지기술연구원은 효율적인 수소 생산과 정제를 보증하는 ‘복합막 형태의 팔라듐 분리막 기반 수소 생산·정제 핵심 기술’을 개발했는데, 덕분에 별도의 정제 공정을 추가하지 않아도 합성가스 중 수소만 선택적으로 분리 정제할 수 있게 됐습니다. 합성가스에서 수소만 분리해내기 때문에 남아있는 이산화탄소를 쉽게 포집할 수 있어 온실 가스 감축 효과도 가져올 수 있습니다. ◆탄소 포집·저장기술로 ‘탄소 제로’ 합성가스 생산 기존 합성가스 생산 공정은 가스의 분리와 정제를 위해 높은 열을 가하는 과정에서 이산화탄소를 배출하게 됩니다. 한화솔루션은 최근 합성가스 생산시설에 이산화탄소를 반복 재이용하는 ‘탄소 포집 및 저장(CCU)’ 기술을 적용한 결과 발생하는 이산화탄소를 전량 회수하고 가스 생산에 다시 투입해 이산화탄소 배출량을 획기적으로 줄일 수 있게 됐습니다. 이는 연간 약 3600그루의 나무가 흡수하는 분량인 10t의 탄소량에 해당합니다. 석유 및 천연 가스 등 천연자원의 고갈에 대비하면서, 탄소 배출을 줄인 신재생 에너지로 주목받고 있는 합성가스! 에너지와 환경, 자원 모두를 생각한 합성가스의 활약을 기대해주세요. 한화솔루션 블로거

수소는 우주에서 가장 풍부한 물질입니다. 다만 별도로 생산하는 과정이 필요합니다. 생산 방식에 따라 다음과 같이 크게 나눌 수 있습니다. 전기를 이용해 물에서 생산하는 ‘수전해 수소’, 석유화학 공정에서 남은 부산물로 만든 ‘부생 수소’, 석탄이나 천연 가스 등 화석연료를 기반으로 한 ‘추출 수소’ 등입니다. 최근에는 수소를 좀 더 이해하기 쉽게 컬러로 구분을 해놓았다고 하는데요. 수소에 색을 입힌 이유와 함께, 컬러별로 어떤 특징을 지니고 있는지 알아보겠습니다. ◆왜 색으로 수소를 구분할까? 수소를 색으로 구분하는 이유는 생산과정에서 이산화탄소가 얼마나 많이 발생하느냐를 구분하기 위해서라고 합니다. 재생 에너지만 써 이산화탄소 발생량이 ‘제로’(0)인 ‘그린 수소’, 화석연료인 석탄이나 천연 가스를 사용해 가장 많이 배출한 ‘브라운 수소’와 ‘그레이 수소’, 그리고 마지막으로 천연 가스와 이산화탄소 포집설비를 활용하는 하이브리드형 ‘블루 수소’까지 있습니다. 이산화탄소 배출량을 컬러 순으로 배열하면 ‘그린<블루<그레이<브라운’ 순입니다. 컬러로 보니 어떤 수소가 환경에 더 이로운지 한눈에 들어오는 것 같습니다. ◆재생 에너지 수전해 그린 수소 그린 수소(Green Hydrogen)는 보통 재생 에너지 전력으로 수전해 하여 생산합니다. 전기를 물에 가하면 수소와 산소로 분해돼 얻을 수 있는데, 이것이 바로 수전해 방식입니다. 재생 에너지 발전 전력을 이용하기 때문에 온실 가스 배출이 없습니다. 다만 아직까지 생산비용이 높아 경제성이 떨어진다는 단점이 있습니다. ◆천연 가스 개질 그레이 수소 그레이 수소(Grey Hydrogen)는 천연 가스를 개질하여 생산합니다. 개질은 천연 가스를 고온·고압의 수증기로 분해해 수소를 만드는 방식입니다. 주로 석유화학 공정이나 철강 등을 만들 때 부산물로 나오는 부생 수소를 의미합니다. 그레이 수소는 1㎏을 생산하는 데 10㎏의 이산화탄소가 배출되기 때문에 ‘친환경’이라고 보기는 어렵습니다. 다만 경제성이 뛰어나 가장 많이 사용하고 있는 수소생산방식이기도 합니다. ◆탄소 배출이 많은 브라운 수소 브라운 수소(Brown Hydrogen)는 석탄이나 갈탄을 고온·고압에서 가스화해 추출하는 방식을 거칩니다. 브라운 수소는 저렴한 비용으로 생산할 수 있다는 장점은 있지만, 그 과정에서 이산화탄소가 가장 많이 발생하는 방식인 탓에 탄소 중립과는 거리가 있습니다. ◆하이브리드형 블루 수소 블루 수소(Blue Hydrogen)는 천연 가스와 이산화탄소 포집설비를 이용해 생산하기 때문에 하이브리드형이라고 합니다. 부생 수소 생산과정에서 나오는 이산화탄소를 포집·제거하여 만들며, 공정과정에서 부가적으로 생산되는 이산화탄소 역시 포집해 암반지층에 저장하는 방식입니다. 수소 하면 ‘친환경 에너지’라고 가장 먼저 떠올릴 텐데요, 이렇게 생산방식에 따라 만드는 공정에서 온실 가스 등 오염 물질이 발생합니다. 따라서 더 적은 비용으로 오염물질을 배출하지 않는 방식으로 수소를 만드는 기술이 더욱 필요합니다. 한화솔루션은 신재생 에너지와 수전해 기술을 기반으로 한 그린 수소를 생산부터 운송, 충전, 발전까지 친환경 밸류체인을 갖추고 있는데요. 한화솔루션 내 수소기술연구센터를 주축으로 생산을 위해 박차를 가하고 있습니다. 지속 가능한 미래를 위해 친환경 수소 에너지 개발을 위해 노력하고 있는 한화솔루션에 많은 응원 부탁합니다. 한화솔루션 블로거

자동차 배기가스에는 유해 물질이 다량 함유돼 있습니다. 탄화수소(HC)와 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2) 그리고 미세먼지 등 인체에 치명적인 영향을 미칩니다. 또한 지구 온난화를 유발하는 주요 요인이기도 합니다. 따라서 자동차 배기가스는 촉매를 이용한 처리를 거친 뒤 대기에 배출하게 돼 있습니다. 환경부는 자동차 배기가스 저감을 위해 등급제를 시행하고, 장치를 부착하는 등 엄격한 관리를 하고 있습니다. 오늘은 인체뿐만 아니라 환경에 치명적인 자동차 배기가스의 위해를 낮추는 촉매기술에 대해 알아보도록 하겠습니다. ◆대기 오염물질 줄이는 자동차 촉매기술 가솔린과 디젤 등의 연료가 불에 타면 다양한 오염물질이 발생합니다. 이를 다른 물질로 바꿔주는 역할을 하는 것이 바로 촉매입니다. 촉매는 자신은 변하지 않지만 주위의 화학 반응을 촉진하는 물질로, 자동차에서 이러한 역할을 하는 장치가 바로 촉매 변환기입니다. 산화촉매장치(DOC)를 경유차에 부착하면 미세먼지뿐 아니라 HC와 CO 등의 오염물질도 70% 이상 감소시키는 효과를 가져옵니다. 자동차 촉매는 CO와 HC를 산화하여 이산화탄소와 물로 변화시키는 동시에 NOx를 환원하여 무해한 질소(N2)와 산소(O2)로 변화시키는 기능도 가지고 있어 삼원촉매(Three-way Catalyst)라고 합니다. ◆미세먼지 줄이는 산화촉매 산화촉매법은 인쇄와 도장, 코팅 등의 화학 공정에서 발생하는 휘발성유기화합물(VOCs) 또는 유기성 악취 등을 처리하는 데 활용됩니다. 특히 자동차 배기가스 중 NOx의 배출량을 줄이는 데 핵심적인 역할을 합니다. 디젤 엔진의 자동차는 DOC를 반드시 부착해야 합니다. ◆질소산화물 제거하는 선택적 환원 촉매(SCR) 선택적 촉매로 작용하는 환원(Selective Catalytic Reduction·SCR) 시스템도 이용됩니다. 이때 촉매는 환원 조절 시스템 내에서 엔진 배기가스 및 환원제의 화학적 반응을 통하여 가장 많이 나오는 공해 성분인 NOx를 제거하는 역할을 수행합니다. 나노 촉매를 사용하여 인체에 유해한 NOx(NO·산화질소와 NO2·이산화질소가 대부분임)를 무해한 질소와 물로 전환하는 기술로, NOx를 환원시키기 위해 환원제로 암모니아(NH3)나 요소수(urea)를 씁니다. 이들 환원제는 촉매 앞단에서 분사되어 배기가스와 함께 SCR 촉매 쪽으로 들어가게 됩니다. ◆미세먼지 원인 물질 제거하는 저공해 분해기술 과학기술정보통신부는 최근 기존보다 낮은 온도에서도 NOx를 분해하고 스스로 재생하는 촉매를 개발했습니다. 이 촉매는 기존보다 낮은 280도 이하에서도 재생능력을 잃지 않아 탈거 및 재설치 시 고온 처리를 할 필요가 없습니다. 그만큼 촉매의 수명이 월등히 향상되고 교체 주기도 길어지게 됐습니다. 또한 NOx 분해 시 대부분 인체에 무해한 질소로 전환돼 저공해 미세먼지 저감 기술로도 주목받고 있습니다. 암모니아(2차 미세먼지)나 온실가스인 아산화질소(N2O)가 배출되지 않는데요. 자동차뿐만 아니라 공장과 선박 등에서도 배기가스가 배출되는데요. 다양한 대기오염 물질을 포함하고 있는 배기가스의 저감을 위해 전 세계적으로 촉매기술 연구가 활발하게 진행되고 있습니다. 깨끗하고 안전한 대기환경을 위해 화학기술이 활약하고 있는데요. 하루빨리 미세먼지 없이 마음껏 깨끗한 공기를 마시는 날이 오기를 바랍니다. 한화솔루션 블로거

몇년 전 안전성 문제가 불거지면서 기저귀와 생리대에 대한 불안감이 커졌습니다. 건강에 직결되는 위생용품인 만큼 인체에 유해한 물질이 들어있지는 않은지 우려가 되었는데요. 다행히 식품의약품안전처에서 국내 판매 중인 생리대와 기저귀를 실험한 결과 안전성 측면에서 문제가 없는 것으로 나타났습니다. 생리대와 기저귀에는 접착제가 부착되어 있는데, 그 화학물질이 유해하지 않을까 우려하는 이들이 많을 텐데요. 최근 생산되는 위생용품에 사용되는 접착제는 무독, 무취의 친환경 원료인 ‘수소첨가(수첨)석유수지’로, 인체에 안전하다고 알려져 있습니다. 오늘은 위생용품에 쓰이는 수첨석유수지(H-HCR·Hydrogenated HydroCarbon Resin)에 대해 자세히 알려드리겠습니다. ◆석유수지(Petroleum Resins)란? 석유수지는 나프타 분해에서 생성된 혼합물 중에서 C5 및 C9으로 구성된 올레핀 성분을 분리하여 정제하고, 이를 원료로 이용하여 열 또는 촉매 하에서 중합·제조해 탄생합니다. 고상(어느 부분을 취하여도 조성과 물리·화학적 성질이 동일하고 유동성이 없는 물질의 상태)의 열가소성(가열하면 연화하여 쉽게 변형되고 식히면 다시 굳어지는 성질) 수지입니다. C5는 나프타를 열분해 할 때 나오는 유분 중 하나로 탄소 연결고리가 다섯개로 이루어져 있습니다. C5 석유 수지는 높은 접착력과 안정적으로 달라붙어 있는 성질, 적당한 내열성을 지니고 있어 천연수지를 대체해 타이어와 호스 등 고무 제품과 도로용 등의 페인트, 인쇄용 잉크, 열 용융 및, 감압 접착제 등에 널리 활용되는 필수 부자재입니다. ◆수첨석유수지란? 석유수지는 일반적으로 내열성, 내광성과 더불어 특유의 냄새와 독성 등의 특징을 지니고 있습니다. 이에 고온·고압으로 수소를 첨가해 안정화 처리를 한 것이 바로 수첨석유수지입니다. 수소를 첨가하는 과정에서 원래 가지고 있던 냄새와 색, 독성이 사라지고 무색투명이면서 열에 대한 안정성이 뛰어난 고품질 접착제가 만들어집니다. ◆위생용품용 접착제, HMPSA EVA(Ethylene Vinyl Acetate), SBS(StyreneButadiene-Styrene) 등의 고분자 수지에 수첨석유수지를 첨가하여 글루건으로 사용하는 열 용융 접착제(HMA, Hot Melt Adhesive)나 기저귀 등 위생용품용 접착제(HMPSA·Hot Melt Pressure Sensitive Adhesive)가 만들어집니다. 위생용품용 접착제는 100% 고체의 열가소성 콤파운드(compound)입니다. 콤파운드는 수지에 연화제(센물을 단물로 바꾸어 주는 화학약품)나 가소제, 촉매, 안료, 염료 따위의 성분을 혼합하여 만든 것입니다. 이 제품은 접착력을 발현하기 위하여 어떠한 용제(용해를 촉진하기 위해 섞는 물질)도 필요로 하지 않습니다. 상온에서는 고체 상태이지만 열을 주면 액체 상태가 되며, 식으면서 고화되어 우수한 접착력을 보입니다. ◆세계 최초 니켈 촉매 수첨 기술 위생용품용 접착제로 쓰이는 수첨석유수지 제조 기술은 전 세계적으로도 5~6곳만 보유할 정도로 고난도가 요구됩니다. 한화솔루션은 2014년부터 친환경 수첨석유수지 제품의 연구·개발(R&D)을 시작해 5년 만에 최초로 니켈 촉매계 기반의 액상 슬러리(slurry) 수첨 기술을 개발하는 데 성공했습니다. 고체분말 촉매를 액상 반응물에 분산시켜 반응하는 방식으로, 반응물 내 이중결합만 선택적으로 수소를 첨가해 제거하는 방법입니다. 해외기술에 의존하던 것을 국산화하여 이제 거꾸로 세계 시장에 우리 기술력을 전하고 있습니다. 위생용품용 접착제는 냄새와 독성이 없어 민감한 피부에 닿는 의료용품과 식품용 점접착제로 널리 이용되고 있습니다. 이제 기저귀와 생리대 등 위생용품을 고를 때 수첨석유수지 접착제가 활용됐는지를 확인하고, 안심하고 사용하기 바랍니다. 한화솔루션 블로거

이번 도쿄 올림픽에서 화제가 됐던 종목 중 하나는 펜싱입니다. 모두 5개의 메달을 획득해 명실공히 ‘펜싱 강국’의 이미지를 세계에 알렸는데요. 민첩하게 상대방의 공격을 피하면서 동시에 점수를 취득하는 펜싱 경기는 짜릿함을 자아냅니다. 또 날카로운 검을 사용하기 때문에 선수가 위험하지 않은지 손에 땀을 쥐고 경기를 관람하게 됩니다. 어느 경기이든 경기복과 장비는 선수의 컨디션을 높이고 안전사고로부터 보호하는 역할을 합니다. 펜싱은 특히 선수를 보호하는 마스크와 복장이 매우 중요한 경기인데요. 자칫 잘못하면 검이 보호장비를 뚫어 큰 사고로 이어질 수 있는 탓입니다. 선수들의 안전을 위해, 그리고 정확한 점수 계산을 위해 동원된 것이 바로 첨단 과학기술입니다. 펜싱복에는 과연 어떤 과학기술이 숨겨져 있는지 살펴보겠습니다. ◆총알도 막는 방탄복 소재 ‘케블라’ 국제펜싱연맹(FIE)은 경기복에 의무적으로 ‘케블라’ 섬유를 쓰도록 엄격히 지정하고 있습니다. 케블라는 방탄복이나 헬멧에도 이용되는 소재로, 총 1600N(163.3㎏)의 저항 압력을 견딜 수 있도록 제작됩니다. 케블라 소재로 만들어진 펜싱복은 날카로운 검으로 찔러도 휘어질 정도이며, 그만큼 단단하게 선수를 보호할 수 있습니다. 검이 약해 자꾸 휘어진다고 여길 수도 있는데, 사실 펜싱복이 강철검보다 더 강한 소재로 만들어진 결과였습니다. ◆절대 뚫리지 않는 강철 마스크 펜싱복만큼이나 중요한 것이 바로 마스크입니다. 펜싱 경기용 마스크의 얼굴을 가리는 그물코에 혹시나 날카로운 검이 들어가지 않을까 걱정되지만, 그물코는 지름 기준 구멍 크기가 최대 2.1㎜, 철선 굵기가 최소 1㎜로, 구멍 뚫기 실험에서 허용되는 힘의 두배에도 견딜 수 있도록 제작됩니다. 또한 마스크 목 보호구는 1600N의 저항과 12㎏의 압력을 견딜 수 있도록 만들어집니다. 강도와 탄성뿐만 아니라 부식까지 고려해 만들어진 마스크는 칼날로부터 선수의 머리와 얼굴을 안전하게 보호해줍니다. ◆제트 전투기 소재 ‘마레이징’ 강철 펜싱복도, 마스크도 절대 뚫지 못하고, 쉽게 휘어지는 걸 보면 펜싱 검이 약한 게 아닐까 하는 의구심이 살짝 들기도 하는데요. 펜싱용 칼은 제트 전투기에도 활용되는 합금 ‘마레이징’ 강철(maraging steel)로 만들어집니다. 마레이징 강철은 탄소 강철보다 강하고 단단한 것이 특징인데요, 500도가 넘는 고온에서도 강도가 유지되어 로켓의 외장재와 제트엔진 부품으로도 사용되고 있습니다. ◆칼끝과 펜싱복에 담긴 첨단과학 펜싱 경기를 보면 선수가 공격할 때 순간적으로 전등의 불이 밝혀지면서 점수 획득을 바로 알려주는데요, 그 원리는 바로 압력 센서에 있습니다. 펜싱용 칼끝과 펜싱복에는 무선 압력 센서가 조밀하게 분포돼 있는데, 칼끝이 살짝만 닿아도 작동합니다. 압력 센서는 자극을 전기신호로 바꿔주어 순간의 공격에도 작동해 칼끝이 누르는 즉시 판정용 전등에 불이 켜집니다. 과학을 이용한 정확한 측정으로, 심판의 오심 없이 공정하게 점수를 획득할 수 있는 종목인 셈입니다. 도쿄 올림픽에서 압도적인 경기력과 멋진 팀워크로 국민에게 큰 감동을 선사했던 대한민국 국가대표 펜싱팀! 선수들이 경기에만 오롯이 집중할 수 있도록 첨단기술이 든든하게 뒤를 받쳐주고 있었습니다. 스포츠와 첨단과학의 조합으로 안전하고 공정한 경기는 물론, 선수들의 노력도 빛을 발할 수 있게 되었습니다. “펜싱 수트는 그냥 옷이 아닙니다, 과학입니다!” 한화솔루션 블로거

해마다 버려지는 플라스틱 쓰레기의 양은 점점 증가하고 있고, 이를 처리하기 위한 비용 또한 많아지고 있습니다. 재활용이 안 되는 플라스틱은 소각이나 매립을 하게 되는데, 이 과정에서 환경을 오염시킵니다. 환경 오염을 야기하는 소각이나 매립을 하지 않기 위해서는 버려지는 플라스틱 없이 100% 재활용을 할 수 있는 기술이 필요합니다. 화학적 재활용 방법인 열분해는 물질 재활용이 되지 않는 폐플라스틱을 새로운 화학제품으로 재탄생시키는 기술입니다. 오늘은 열분해 기술을 통해 폐플라스틱이 어떻게 ‘변신’을 하는지 살펴보겠습니다. ◆폐플라스틱 열분해 기술이란 열분해는 높은 온도로 가열할 때 화학물질에서 일어납니다. 플라스틱 폐기물을 무산소 또는 저산소 상태에서 고온으로 가열하면 분해되어 기체나 액체로 분해되는데, 이들 물질은 석유계 화합물과 거의 유사해 연료로 재사용할 수 있습니다. 열분해 기술을 이용해 기존에 제대로 재활용하지 못했던 폐플라스틱을 유용한 자원으로 재탄생시킬 수 있게 되었는데요. 이를 통해 폐플라스틱 쓰레기의 양을 획기적으로 줄일 수 있게 될 것으로 기대를 모으고 있습니다. ◆폐비닐 열분해 오일화 기술 2019년 환경부 자료에 따르면 폐비닐은 연간 200만t이 발생하고 있습니다. 재활용이 어려운 폐비닐은 소각이나 매립을 해야 하지만, 유해 가스 배출 문제가 뒤따릅니다. 최근 한국에너지기술연구원은 폐비닐을 친환경적으로 처리할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있는데요. 바로 폐비닐로부터 에너지로 쓸 수 있는 오일을 생산하는 기술입니다. 폐비닐로부터 오일을 생산하는 과정은 ‘원료 투입-열분해-생성물 정제, 잔사물 처리-최종제품’으로 구성되는데, 일정한 온도에서 최대의 수율과 질을 확보할 수 있도록 공정을 최적화한 덕분에 기존 기술보다 원료 처리량을 3배 이상 늘렸습니다. ◆폐타이어 친환경 열분해 처리 국내 자동차 보유 대수 증가에 따라 타이어 생산량도 늘어나고 있는데요, 이에 수명을 다한 폐타이어 발생량도 많아지고 있습니다. 이에 반해 적절하게 처리 또는 재활용할 수 있는 시설이 활성화되어 있지 않아 무단 방치 또는 단순 소각으로 처리되기 일쑤입니다. 폐타이어는 석탄이나 바이오매스보다 발열이 높고, 상대적으로 휘발물질 함유량이 많습니다. 또 회분 함량은 적어 연소와 열분해, 가스화 이용에 이상적인 물질입니다. 따라서 재활용 가치가 매우 높습니다. 열분해 기술을 통해 고무 대분자를 열적으로 분해하면 가스와 기름, 강선(철강선), 미세한 탄소 분말인 카본 블랙 등 4가지 생성물이 남게 됩니다. 폐타이어 열분해 공정은 소각보다 오염물질과 온실가스 배출량이 적어 친환경적이면서도 열분해유 및 카본 블랙 등 고부가가치 원료도 얻을 수 있습니다. ◆폐플라스틱 열분해 수소화 기술 폐플라스틱 열분해유는 석유∙화학제품의 원료로 재활용될 수 있는 것은 물론이고, 이를 통해 수소를 생산할 수도 있다고 합니다. 수소는 원료로 물을 사용하기 때문에 오염물질을 발생시키지 않아 차세대 청정 에너지원으로 떠오르고 있습니다. 하지만 수소를 만드는 방식은 화석연료를 써야 하는 만큼 전적으로 친환경적이지 못하다는 문제를 지니고 있습니다. 최근 폐플라스틱 열분해 기술을 통해 생산한 가스를 수소로 개질하는 기술이 개발되고 있는데요. 최근 강원도는 내년까지 ‘폐합성수지를 활용한 플라스마 수소 생산 실증사업’을 추진하고, 플라스마 기술을 이용해 폐플라스틱과 폐비닐 등을 열분해해 수소 에너지를 만들겠다고 밝혔습니다. ◆폐플라스틱 열분해유 기반 나프타 생산기술 폐플라스틱을 고온에서 분해한 열분해유에서 불순물을 제거하고 분자구조를 변화시켜 나프타를 생산하는 기술을 PTC(Plastic to Chemicals)라고 합니다. 이 PTC 기술을 통해 생산된 나프타는 에틸렌과 프로필렌 등 플라스틱 기초 원료로 다시 사용할 수 있는데요. 이를 통해 플라스틱 쓰레기는 물론이고 환경 오염도 줄일 수 있습니다. 한화솔루션은 에너지기술연구원 등과 협력해 열분해유에서 불순물을 제거해 나프타 품질을 높일 수 있는 핵심 기술인 촉매와 공정 개발을 총괄하고 있는데요. 오는 2024년까지 하루 1t 규모의 파일럿 사업을 거쳐 폐플라스틱으로 연간 3만t의 나프타 생산을 목표로 하고 있습니다. 플라스틱 쓰레기 문제로 전세계가 몸살을 앓고 있는 요즘 열분해 기술로 환경 오염, 자원 고갈 등의 고민 없이 살 수 있는 날이 오기를 기대해봅니다. 한화솔루션 블로거