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촉매 성능 20년만에 획기적 개선…더 값싸게 메탄올 만든다

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2018년 12월 30일 12:27 프린트하기

이현주 한국과학기술연구원(KIST) 책임연구원(가운데) 연구진이 메탄을 메탄올로 바꿔주는 백금 유기물이 결합한 균일계 메탄 산화 촉매를 개발했다고 이달 27일 밝혔다. 이 책임연구원과 함께 연구를 진행한 트란휴옌당 박사과정생(오른쪽)과 이희원 석사과정생(왼쪽)
이현주 한국과학기술연구원(KIST) 책임연구원(가운데) 연구진이 메탄을 메탄올로 바꿔주는 백금 유기물이 결합한 균일계 메탄 산화 촉매를 개발했다고 이달 27일 밝혔다. 이 책임연구원과 함께 연구를 진행한 트란휴옌당 박사과정생(오른쪽)과 이희원 석사과정생(왼쪽)

국내 연구진이 메탄 산화 촉매의 성능을 개선해 20년만에 기록을 갈아 치웠다. 메탄올 제조공정의 경제성을 획기적으로 높이는 기술이라는 평가다.

 

이현주 한국과학기술연구원(KIST) 책임연구원 연구진이 메탄을 메탄올로 바꿔주는 백금 유기물을 결합한 균일계 메탄 산화 촉매를 개발했다고 이달 27일 밝혔다.

 

메탄올은 화학약품의 주원료로 쓰인다. 주로 메탄을 산화시키거나 일산화탄소와 수소를 반응시켜 제조한다. 그런데 일산화탄소와 수소를 쓰는 공정은 800도 이상의 고온이 필요해 에너지가 많이 들어간다. 메탄은 매장량이 풍부하지만 산화시킬 때 메탄올로의 전환율이 낮아 경제성이 떨어진다. 메탄은 반응성이 낮아 산화제를 써야 하는데 산화제에 고가인 데다 산화제를 사용해도 전환율이 낮다.

 

지금까지는 촉매를 이용해 우선 ‘메탄올 전구체’로 전환하는 방식으로 메탄을 메탄올로 바꿔왔다. 메탄올 전구체란 물과 반응시키면 메탄올로 전환할 수 있는 물질이다. 발연황산에서 메탄을 반응시켜 메틸바이설페이트라는 메탄올전구체로 전환하는 방식이 대표적이다. 1998년에 미국 연구진이 메탄올전구체 백금 촉매를 개발해 국제학술지 ‘사이언스’에 게재했을 때만 해도 촉매의 가격이 비싸고 전환율도 30%에 머물렀다. 관련 연구로 전환율이 70%까지 늘었으나 상용화까진 거리가 멀었다.

 

연구진은 백금 원자에 디메틸설폭사이드(DMSO)라는 유기물을 결합한 촉매를 개발했다. 이 촉매는 합성법도 간단하고 쉽게 활성화시킬 수 있다. 기존의 촉매들보다 성능이 40배 이상 향상돼 메탄올 전구체의 수율이 90%까지 향상되는 것을 확인했다. 180도의 온도에서 얻었다. 800도에서 이뤄지는 메탄올 제조 공정을 200도 아래까지 떨어뜨린 것이다.

 

이 책임연구원은 “손쉽게 합성할 수 있는 촉매를 이용해 메탄을 고부가가치의 화학물질로 변환시킬 수 있는 기술”이라며 “상용화에 가장 근접해 지구상 가장 풍부한 자원 중 하나인 메탄의 활용성을 크게 높일 수 있는 미래 기술”이라고 말했다. 연구는 국제학술지 ‘미국화학회(ACS) 촉매작용’에 이달 7일 실렸다.

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2018년 12월 30일 12:27 프린트하기

 

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