‘14년도 바이오화학산업화촉진기술개발사업 신규과제 RFP

관리번호

2014-바이오-통합형-03

총괄 과제명

바이오플라스틱(PLA) 원스톱 융합공정기술 개발

1. 필요성

ㅇ 1980년대 후반 및 1990년대 초에 DuPont, Chronopol, Cargill사가 바이오플라스틱의 대표 주자인 PLA(Poly lactic acid)를 상업적으로 개발하였으며, 현재 미국 Cargill사의 자회사인 NatureWorks사에서 연산 14만톤 생산 능력으로 전세계의 PLA를 거의  독점 공급하고 있음

ㅇ 이에 이미 시장에서 검증된  PLA를 발효 - 화학적 전환 - 중합에 이르는 모든 공정을 한 장소에서 통합적으로 진행할 수 있는 원스톱 융합 공정기술을 개발하여 생산 효율성을 높이고자 함

ㅇ 생산된 젖산을 화학적 기술로 전환하여 PLA중합 중간체인 락타이드(Lactide)를 생산하고, 생산된 락타이드(Lactide)를 이용하여 PLA 고분자를 파일럿 및 데모플랜트 수준의 경제성 있는 실증적 연구를 진행함으로써 산업화를 가능하게 하고자함

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : PLA 원스톱 일관 산업 융합기술 개발 (TRL :  [시작] 5단계～[종료] 8단계)

1) 1일 1톤 규모 이상 (파일럿 및 데모 플랜트 수준)의 PLA 바이오플라스틱 생산을 위한 원스톱 산업융합기술 개발

2) 락타이드의 발효부터 PLA 중합/가공까지 전체 공정에 대한 파일럿 및 데모 플랜트 스케일 수준의 연구개발을 통하여 설계․설치 및 운전 수행

3) 생산된 제품에 최적화된 가공기술을 확보하며, 최종적으로 상업공장 건설을 위한 엔지니어링 디자인 패키지의 확보

ㅇ 개발목표

핵심 기술/제품 성능지표			단위	달성목표	국내최고 수준	세계최고수준 (미국NatureWorks)
1	고효율 젖산 발효	생산규모	ton/d	1 이상	0.1	200
		농도	g/l	120 이상	70	120
		생산성	g/l/hr	4 이상	3	4
		수율	%	90 이상	70	90
		광학순수도	ee%	98 이상	97	98
		pH	pH	3.5	5.0	3.5
2	락타이드 생산	생산규모	ton/d	1 이상	0.05	200
		광학순수도	ee%	99 이상	96	99
		수산기 함유도	meqOH/kg단량체	10 이하	30	10
3	PLA 중합	생산규모	ton/d	1 이상	0.1	200 (미국NatureWorks)
		분자량	g/mol	100,000 이상	100,000	100,000 (미국NatureWorks)
		잔류단량체	%	1 이하	1	1 (미국NatureWorks)
4	PLA 가공제품	제품수	개	3 이상	1	5 (일본 Toray)
		내열성	HDT (°C )	120 이상	90	120 (일본 Toray)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 5년 이내   ㅇ 정부출연금 : ‘14년 11억원 이내(총 정부출연금 156.7억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 기업

총괄 과제명

바이오플라스틱(PLA) 원스톱 융합공정기술 개발

세부 과제명

(1세부) 일 1톤 이상 PLA 중합급 단량체 생산 기술개발

1. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 일 1톤이상 PLA중합급 단량체(락타이드) 생산 개발

(TRL :  [시작] 5단계～[종료] 8단계)

1) 고효율 젖산 발효 생산 기술 개발 (일 1톤 이상)

- 경제적, 고효율 젖산 정제 기술 개발

2) 경제적, 고효율 PLA 중합급 단량체(락타이드) 합성/분리정제 기술 개발

3) 데모 플랜트 스케일 수준의 연구개발을 통하여 설계․설치 및 운전 수행

- 상업공장 건설을 위한 엔지니어링 디자인 패키지의 확보

ㅇ 개발목표

핵심 기술/제품 성능지표			단위	달성목표	국내최고 수준	세계최고수준 (미국NatureWorks)
1	고효율 젖산 발효	생산규모	ton/d	1 이상	0.1	200
		농도	g/l	120 이상	70	120
		생산성	g/l/hr	4 이상	3	4
		수율	%	90 이상	70	90
		광학순수도	ee%	98 이상	97	98
		pH	pH	3.5	5.0	3.5
2	락타이드 생산	생산규모	ton/d	1 이상	0.05	200
		광학순수도	ee%	99 이상	96	99
		수산기 함유도	meqOH/kg단량체	10 이하	30	10

2. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 5년 이내   ㅇ 정부출연금 : ‘14년 7억원 이내(총 정부출연금 100억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 기업

총괄 과제명

바이오플라스틱(PLA) 원스톱 융합공정기술 개발

세부 과제명

(2세부) 일 1톤 이상 PLA 중합 및 가공응용제품 생산 기술 개발

1. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 일 1톤이상 PLA 중합공정 및 가공응용제품 생산 기술 개발

(TRL :  [시작] 5단계～[종료] 8단계)

1) 경제적, 고효율 PLA 중합공정 개발(일 1톤 이상)

2) 중합 PLA 가공응용제품(섬유, 전자패키지 등) 개발

3) 데모 플랜트 스케일 수준의 연구개발을 통하여 설계․설치 및 운전 수행

- 상업공장 건설을 위한 엔지니어링 디자인 패키지의 확보

ㅇ 개발목표

핵심 기술/제품 성능지표			단위	달성목표	국내최고 수준	세계최고수준 (보유국 기업명)
1	PLA 중합	생산규모	ton/d	1 이상	0.1	200 (미국NatureWorks)
		분자량	g/mol	100,000 이상	100,000	100,000 (미국NatureWorks)
		잔류단량체	%	1 이하	1	1 (미국NatureWorks)
2	PLA 가공제품	제품수	개	3 이상	1	5 (일본 Toray)
		내열성	HDT (°C )	120 이상	90	120 (일본 Toray)

2. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 5년 이내   ㅇ 정부출연금 : ‘14년 4억원 이내(총 정부출연금 56.7억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 기업