▲논문 교신저자 김영한 동아대 화학공학과 명예교수(왼쪽), 제1저자 서창호 학생. (사진=동아대)

동아대학교 재학생이 제1저자로 이름을 올린 논문이 SCI(Science Citation Index, 과학기술논문 인용색인) 등재지에 실려 화제다.

동아대는 화학공학과 4학년에 재학 중인 서창호(26) 씨의 논문 'Separation of ethylbenzene and p-xylene using extractive distillation with p-dinitrobenzene(파라디니트로벤젠을 이용한 에틸벤젠과 파라자일렌의 추출증류 분리, 교신저자 김영한)'이 'Separation and Purification Technology' 온라인 판에 최근 공개됐다고 2일 밝혔다. 저널 발행은 내년 1월 말 예정이다.

서 씨는 이번 논문을 통해 페트병(PET)을 만드는 과정에서 에틸벤젠과 파라자일렌 분리를 위한 '추출증류 공정'을 개발, 에너지와 비용을 절약할 수 있는 방법을 제시했다.

플라스틱 등 석유화학제품의 원료인 '개질 나프타(naphtha reformate)'에 혼합된 파라자일렌과 에틸벤젠 은 분리할 수 있다. 이 중 PET 원료로 활용도가 높은 파라자일렌(Paraxylene)은 다른 자일렌 이성체에 비해 가격이 1.5배에 달할 정도로 수요가 많지만, 에틸벤젠과 끓는점이 비슷해 분리하기가 쉽지 않다. 현재 분리방식은 값비싼 흡착제를 사용하는 '흡착공정'이 주를 이루고 있다.

▲'파라자일렌'(왼쪽)과 새로 개발된 추출용제 '파라디니트로벤젠'의 분자 모형도. (사진=동아대)

이번 논문에서 서 씨가 개발한 '추출증류 공정'은 기존의 흡착공정을 대체하면서 에너지 또한 절약할 수 있는 방법이다.

서 씨는 “이전까지는 적당한 추출제를 찾지 못해 추출증류 방식을 사용하지 못했지만, 이번 연구에서 분자시뮬레이션의 도움으로 적절한 추출제를 찾아 순도 99.6%와 회수율 99.1%의 파라자일렌 분리공정 설계를 완성했다”고 설명했다.

일반적으로 PET의 원료로 쓰이는 '무수테레프탈산'은 파라자일렌을 이용해 합성하는데, 이번 연구로 파라자일렌을 보다 쉽게 분리할 수 있는 추출증류 공정이 개발됨으로써 페트병 생산원가 절감에 기여할 수 있을 것으로 보인다.

뿐만 아니라 이 연구는 현재 전 세계적으로 PET로 인한 환경오염 문제가 커진 상황에서 기업들이 PET 생산원가 절감으로 얻은 수익으로 환경친화적인 대체 물질을 개발하거나, 처리과정에서 환경오염을 줄일 수 있는 방법 연구에 도움을 주는 효과도 기대된다.

서 씨는 “'화학공학의 꽃'이라 할 수 있는 공정기술 분야에서 여전히 60~70년대 기술을 쓰고 있다는 것이 안타까웠는데, 이번 논문을 통해 공정기술이 한 걸음 더 나아갈 수 있는 기회가 된 것 같다”며 “학부생 신분으로 그 시작에 참여할 수 있어 정말 기쁘고, 부족한 제게 기회를 주신 김영한 교수님께 감사하다”고 소감을 말했다.

그는 또 “이번에 개발한 추출용제를 찾아내는 방법이 앞으로 더 많은 과학기술 분야에 적용돼 좋은 결과를 보여줄 것이라 생각한다”며 “앞으로도 교수님의 조언을 구하며 공정기술 관련 프로그램을 끊임없이 공부하고 도전해 화학공학자로서 사회에 기여할 수 있는 글로벌 인재가 되도록 부단히 노력하겠다”고 포부를 밝혔다.