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합성섬유 원료 '폴리우레탄' 생산 편리해진다

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합성섬유 원료 '폴리우레탄' 생산 편리해진다

2018.10.01 17:07
연구진이 개발한 니켈 기반의 이소시아네이트 합성 촉매의 전달 과정. ‘리간드’라 불리는 금속 주변 성분으로부터 전자를 전달받아 촉매 반응을 일으킨다.KAIST 제공
연구진이 개발한 니켈 기반의 이소시아네이트 합성 촉매의 전달 과정. ‘리간드’라 불리는 금속 주변 성분으로부터 전자를 전달받아 촉매 반응을 일으킨다. KAIST 제공

플라스틱의 일종인 ‘폴리우레탄’ 전구체(합성원료)를 기존 방식보다 안전하고 쉽게 만드는 새로운 방법이 개발됐다. 합성섬유와 페인트 등에 쓰이는 폴리우레탄 생산공정이 한층 더 안전해질 것으로 기대된다.

 

이윤호 KAIST 교수 연구진은 독성가스인 포스겐을 사용하지 않고 폴리우레탄의 전구체를 합성하는 방법을 새롭게 개발했다고 1일 밝혔다. 

 

폴리우레탄의 다양한 산업에 쓰이며, 그 전구체인 이소시아네이트도 매년 많은 양이 소비된다. 그러나 이소시아네이트를 생산하기 위한 포스겐을 활용하기 때문에 그 유해성이나 환경오염 등의 우려가 있었다.

 

연구팀은 금속과 그 주위를 감싸고 있는 리간드(중심원자와 결합된 주위의 이온 또는 분자)가 서로 상호작용을 일으키는 현상을 처음 발견했다. 이 현상을 이용해 포스겐 사용을 대체하는 이소시아네이트 합성법을 개발했다. 인 원자 3개와 그 주변에 부착된 리간드를 촉매처럼 활용해 금속인 니켈과 반응시키고, 여기에 일산화탄소를 더해 이소시아네이트를 얻어는데 성공했다. 반응을 높이기 위해 사용하던 포스겐 가스 없이도 이소시아네이트 생산이 가능해진 셈이다.

 

연구진은 이번에 개발한 방식을 이용하면 이소시아네이트 외에도 다양한 화학물질을 결합하거나 절단할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 

 

이윤호 교수는 “새롭게 발견한 금속-리간드 협동성을 활용하면 저온‧저압 조건에서 이소시아네이트를 합성할 수 있다”며 “추후 관련 산업 및 일산화탄소 기반의 반응 공정 및 촉매 개발에 적용할 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.

 

이 연구는 화학분야 국제학술지 앙게반테케미 9월 7일자에 소개됐다. 

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