KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-07-11 

 

 

[그림] 라이신 유 와 셀룰로오스 유도체를 이용한 친환경 윤활 그리스가 개발되었다.

 

스페인 우엘바 대학교 (University of Huelva) 연구팀이 라이신유(ricin oil) 와 셀룰로오스 유도체를 사용해서 친환경 윤활 그리스 lubricating grease)를 개발하는데 성공했다고 Green Chemistry지에 발표했다. 이 새로운 윤활제는 종래의 공업용 윤활제 제조에 사용되었던 어떤 환경 유해 물질도 포함하고 있지 않다고 한다.

이 연구의 공동저자인 우엘바 대학교 화학공학과의 Jose Maria Franco는 이번 연구의 목표가 천연 물질로만 이루어진 완전 생분해성 윤활 그리스를 개발하는 것이었다고 밝혔다. 이 친환경 그리스는 식물로부터 추출된 셀룰로오스 유도체와 대극과 관목(bush in the Euphorbiaceae family)으로부터 얻어진 라이신유를 윤활기유로 사용한 “올레오겔(oleogel)” 이다. Franco는 이들이 개발한 윤활제가 한번 환경으로 유출되고 나면 정화하기 힘든 오염을 유발시키던 종래 윤활제의 대체품이 될 수 있다고 설명했다.

산업계에서 사용되는 윤활제는 합성유 나 석유 유도체 및 금속 염 또는 폴리우레아 (polyurea) 유도체 등으로 만들어진 증점제 등의 비 생분해성 원료로 이루어져 있다. 이들은 현재 최고의 성능을 발휘하지만, 환경적 측면에서는 큰 문제를 가지고 있다. 매년 수백만 톤의 유압 오일 이나 공업용 오일 및 기계류 등에서 발생하는 오일이 강, 바다, 토양으로 방출된다. 광물유 (Mineral-based oils)는 지하수를 100년 이상 오염시키며, 나무의 성장을 방해하고 수생 생태계에 독성을 끼친다.
현재까지는 단지 부분적 해결책만이 제시되었을 뿐인데, 예를 들어 광물유를 식물성 기름으로 대체하는 등이었다. 하지만 심각한 오염원중의 하나인 금속계 증점제에 대해서는 적절한 대체수단이 없었다. 이번에 개발된 친환경 그리스는 이 문제에 대한 해답을 제시하고 있다. 다만 이를 개발한 연구팀도 완전한 윤활 성능과 마모방지 성능을 갖추기 위해서는 좀더 연구가 필요하다고 밝히고 있다.

Franco는 이 새로운 물질이 종래의 그리스와 비교해서 비슷한 수준의 기계적 안정성을 가지고 있으며, 열적으로 매우 안정하고 유변학적 특성 (점도)도 급격하게 변하지 않는다고 설명하면서, 하지만 고온에서 커다란 관성력을 가하면 많은 양이 방출되는 것을 발견했다고 덧붙였다. 그리스가 베어링에 사용되면 쉽게 흩뿌려지지 말아야 한다. 그렇게 되어야 윤활 주기를 줄일 수 있고 기계류에 장시간 사용했을 때에도 이상적인 운전조건을 오랫동안 유지해줄 수 있기 때문이다. 연구팀은 이 관점에서 연구를 계속하여 생분해성 원료를 사용하는 것과 윤활 능력을 최적화하는 것 사이에 균형을 맞추도록 할 계획이다.

연구팀은 이번 연구를 통하여 셀룰로오스 유도체에 기반한 올레오겔이 친환경적 일뿐 아니라 가공이 쉬운 장점도 있으며 현재의 그리스 보다 더 쉬운 기술을 이용해서 만들 수 있다는 점을 보여주었다. 우엘바 대학교 화학공학과 연구팀은 2006년에 식물성 기름을 포함한 생분해성 중합체를 이용한 생분해성 윤활유 개발 계획을 발표한 바 있다. (GTB2006040436)

Journal reference: Sanchez et al. Development of new green lubricating grease formulations based on cellulosic derivatives and castor oil. Green Chemistry, 2009; 11 (5): 686 DOI: 10.1039/b820547g