폴리올레핀 중합촉매의 최근 기술
1. 개요
폴리올레핀이란 합성수지의 종류로 에틸렌과 프로필렌 같은 올레핀(분자 1개당 1개의 이중결합을 포함하고 있는 탄화수소를 첨가중합 반응을 통해 만든 유기물질로써, 고분자 제조 방법 및 공정에 따라 저압, 중압, 고압으로 나뉘는 폴리에틸렌과 EVA, 그리고 전선수지를 포함하고 있다. 폴리올레핀의 장점은 기존의 플라스틱 물질보다 가벼울 뿐만 아니라 고분자의 투명도도 우수하며, 수분흡수율이 매우 낮아 방수효과를 나타낸다는 것이 장점이다. 이러한 특성을 가지고 있어 2015년 전세계 플라스틱 생산량 중 절반이상이 폴리올레핀계 제품으로 매우 중요한 산업군으로 자리 메김하고 있다. 일반적으로 폴리올레핀은 다른 소재 대비 가격이 낮으면서도 고분자 물성이 뛰어난 장점 때문에 그 소비가 지속적으로 증가하고 있으며, 플라스틱 시장을 선점하기 위한 각국 기업들의 경쟁도 점점 치열한 상황이다. 폴리올레핀의 원재료로 국내 기업들은 납사(naphtha)를 주로 이용하지만, 북미 기업들은 셰일 가스(shale gas), 중동 기업들은 천연 가스, 중국 기업들은 석탄 등 저렴한 원재료를 사용하기 때문에 국내 기업들은 기술력으로 원가 열세를 극복해야 하는 상황이다. 폴리올레핀 제조를 위해서는 폴리올레핀 구조 설계 기술, 중합 촉매 기술, 중합 공정 기술 등이 필요하며, 대표적인 폴리올레핀 중합 촉매에는 라디칼(radical) 촉매, 지글러-나타(Ziegler-Natta) 촉매, 크로뮴(chromium) 촉매, 메탈로센(metallocene) 촉매가 있다. 그 중에서 메탈로센 촉매는 그 구조에 따라서 폴리올레핀의 분자 구조를 정밀 제어할 수 있고, 그에 따라 폴리올레핀 성능을 극대화함으로써 기존 범용 폴리올레핀에 고부가가치를 부여할 수 있다. 이에 따라 다우케미칼(Dow Chemical), 엑슨모빌(ExxonMobil) 등은 1990년대 초반부터 메탈로센 촉매 기반 폴리올레핀 제품 출시를 시작하여 시장을 선점하고 있다.