물질의 끓는점·녹는점 참조표준 제정 보급으로 新 성장동력 창출
에너지, 석유, 화학, 전기재료, 정밀화학 분야에
신뢰성 있는 참조표준데이터 제공
각종산업에 널리 활용되고 있는 화합물의 종류는 매우 다양하며 크게 탄소 분자를 중심으로 구성된 유기화합물과 탄소를 포함하지 않는 화합물의 총칭인 무기화합물로 분류된다. 여기에서 열역학 물성이란 화합물의 열역학적 특성치(끓는점, 녹는점, 증기압, 평형조성 등)를 말한다. 산업계·학계·연구소 등에서는 새로운 물질의 열역학적 물성에 대한 데이터가 절실히 필요하다. 고려대학교 유기화학물열역학물성 데이터센터에서는 에너지·석유화학·전자산업·의약 산업 등의 선진국 도약을 위한 기반을 제공하고 연구개발·플랜트 설계·에너지 절약 등에 필요한 신뢰성 있는 자료를 제공하기 위해 참조표준자료 연구에 매진하고 있다.
화합물 산업 원가 절감에 기여
물질의 끓는점·녹는점에 대한 데이터화는 혼합물의 분리정제 등 화학 공정 설계의 고도화와 원가 절감에 중요한 부분이다. 해외의 경우 NIST-ASPEN 공동 연구를 통해 미국 R&D 100에 선정되는 연구결과를 발표하기도 했다. NIST의 참조표준 자료를 ASPEN사의 공정 시뮬레이션 소프트웨어에 탑재한 이 연구의 결과 ASPEN사가 관련업계 1위로 급등하며 주가가 상승하는 효과를 불러오기도 했다. 이처럼 신재생 에너지 분야에서 사용되는 다양한 물질(태양 전지용 원료 물질, 에너지 저장 매체 등)들의 열역학 물성은 에너지의 생산 및 소비 체계구축과 직접적인 연관이 있으며, 새로운 기술 개발에 있어서 신뢰성 있는 물성의 확보는 가장 먼저 선행되어야 할 과제이다. 센터장을 맡고 있는 고려대학교 강정원 교수는 “현재 많은 신기술 개발이 진행 중인 이산화탄소 저감 기술, 공정의 에너지 효율 향상 분야 등에서 정확성과 신뢰성을 갖춘 화학물질의 열역학 물성 참조표준이 제공된다면 공통 기술 요소로서 널리 활용될 수 있습니다”라고 전망했다.
특히 정유·석유화학 및 엔지니어링 산업의 경우 수출 분야에서 국내 1~2위에 해당하는 주력 산업으로서 2012년 기준 월간 수출은 50억불에 달한다. 그러나 최근 중동에 설치된 석유화학단지와 새로운 에너지원인 셰일가스(Shale gas)가 등장함으로서 국내 정유 및 석유화학 산업은 상품의 다변화와 고급화가 필요하며, 이를 위해서는 품질 경쟁력을 갖춘 제품의 개발의 필요성이 요구되고 있다. 석유화학분야의 기술의 우월성을 유지하려면 엔지니어링 플라스틱 등 신제품 공정개발을 추진해야 하며, 이를 위해서는 신규 공정 1기 증설 당 최소 1,000억 원에 해당하는 투자가 필요하다. 또한 엔지니어링 산업은 2012년 공정 설계 수주 650억 불에 해당하는 거대 산업으로 부상하고 있으나 국내 기술 수준은 이윤이 크지 못한 상세설계에 그치고 있으며, 기초설계 기술은 미국, 독일, 일본 등의 선진국에 의존하고 있는 상황이다. 강정원 센터장은 “석유화학의 경우 공정설계의 신뢰성 확보를 통해 2~30%, 연간 약 1,000억 원 정도의 예산을 절감할 수 있으며, 엔지니어링 산업은 신뢰성 있는 열역학 물성 자료를 기반으로 공정 시뮬레이션 기술 개발로 이윤구조를 크게 개선할 수 있을 것으로 기대됩니다”라고 설명했다. 또한 새로운 물질의 물성이 기초데이터로 활용되는 전자재료 산업 분야에서는 고가의 해외 데이터베이스 대신 국내 개발 참조표준과 소프웨어 활용으로 연구개발 비용 절감이 가능해 연간 약 200억 원의 경제적 효과를 창출할 것으로 기대되고 있다.
참조표준 보급 통해 수익창출과 경쟁력 제고
열역학 물성 참조표준 개발은 우리나라 산업 중 해외 경쟁력이 가장 높은 산업분야의 기초 기술 확보를 위해 노력하는 연구 사업이다. 지난 1차 년도에 3322건의 문헌자료 확보 및 입력을 완료하고 참조표준 512건, 참조데이터 232건의 구축을 완료한 센터는 올해에는 전해질의 용해도 참조데이터 수집 및 참조표준을 구축하고 500여 건의 문헌자료 확보, 300여 건 참조표준 구축, 전해질 물성의 계산 프로그램 개발에 착수할 계획이다. 또한 센터에서는 세미나·워크숍 등과 네트워크·포럼, 웹페이자와 앱을 통한 보급 기반을 구축하고 관련 보고서와 논문 발표, 기술지도 등을 통해 참조표준 보급 및 확산에 앞장서고 있다. 더불어 문헌 자료의 평가·검증을 위한 데이터 평가 시스템을 구축하고, 관련 분야 최대의 데이터를 확보하고 있는 미국 NIST와의 전략적 제휴를 통해 국내 관련 분야의 국제적 경쟁력을 향상시키고자 하고 있다.
센터에서 개발한 참조표준 데이터는 웹 서비스와 응용소프트웨어를 통해 제공되며, 화학공학연구정보센터와의 전략적 제휴로 더욱 체계화된 정보 제공과 활용에 앞장설 계획이다. 연간 자료 조회 건수 1백만 건의 웹서비스 구축과 참조표준 제공을 목표로 삼고 있는 센터는 대학 등 연구기관과 국내 중소기업 및 대기업, 해외 판매망도 구축하며 산업 발전에 기여하고자 노력하고 있다. 정유·화학산업과 플랜트 엔지니어링뿐만 아니라 전자재료, 신재생에너지 부문에서도 경제적 효과가 국가 경쟁력 제고에 기여하게 될 유기화합물 열역학 물성 데이터센터의 노력이 국가 발전을 위한 큰 결실을 맺게 되기를 기대해 본다.
