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천연가스 속 메탄, 값진 화학 물질로 바꾼다

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천연가스 속 메탄, 값진 화학 물질로 바꾼다

2018.10.30 15:24
안광진 교수팀이 개발한 촉매. 메탄을 포름알데히드로 바꿀 수 있다. 울산과학기술원 제공.
안광진 교수팀이 개발한 촉매. 메탄을 포름알데히드로 바꿀 수 있다. 울산과학기술원 제공.


국내 연구진이 천연가스의 주성분인 ‘메탄’을 다양한 화학제품 원료로 바꾸는 기술을 개발했다. 

 

안광진 울산과학기술원(UNIST) 에너지및화학공학부 교수 연구진은 나노기술을 적용해 만든 새로운 메탄 산화체 촉매를 개발했다고 30일 밝혔다.

 

메탄은 천연가스 성분의 88%를 차지하는 주성분이고 풍부한 매장량에 비해 활용가치가 뛰어나지 않았다. 메탄의 화학구조가 매우 안정적이어서 다른 물질로 변환하기가 쉽지 않다.

 

연구진은 미국을 중심으로 셰일가스 채취 기술이 발전하면서 메탄을 고부가가치 제품으로 변환할 수 있을 것으로 보고 이런 연구를 진행했다. 메탄은 일부 성분을 변경하면 다양한 화학제품 생산에 들어가는 기본 재료로 쓸 수 있다. 

 

메탄은 화학구조가 매우 안정적이라 인위적으로 성분을 조정하기 쉽지 않다. 연구진은 메탄 성분을 조정할 때 화학반응을 끌어 올릴 고성능 촉매를 개발했다. 실리카(이산화규소)에 바나듐 원소를 수㎚(나노미터, 1㎚는 10억분의 1m)단위로 가공해 합성한 다음, 여기에 얇은 산화알루미늄을 코팅했다. 이렇게 만든 촉매를 이용해 메탄을 600도의 고열로 가열하자 메탄의 성분이 바뀌면서 ‘포름알데하이드’라는 화학 물질로 바뀌었다. 포름알데히드는 새집증후군을 일으키는 독성물질로 알려져 있지만 화학 산업계에선 살균제, 방부제 같은 화학제품 원료로 광범위하게 쓰인다. 메탄을 포름알데히드로 바꾸는 촉매 기술은 과거에도 개발된 적이 있다.  하지만 1987년 미국에서 특허로 등록된 이후 큰 진전이 없었다. 

 

안 교수는 “나노기술을 촉매에 적용해 메탄을 고부가가치의 화학물질로 변환할 때 안정성과 효율을 획기적으로 향상시켰다”며 “풍부한 천연자원을 활용하는 자원 기술로서 가치가 높다”고 말했다. 이 연구 결과는 국제학술지 '저널 오브 케탈리시스(Journal of Catalysis)' 10월 19일에 실렸다. 

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