화학연, 이산화탄소 부산물서 화학원료 생산

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루테늄 금속이 분산된 나노 촉매를 활용해 이산화탄소와 바이오디젤 부산물인 글리세롤로부터 젖산과 포름산을 생산하는 기술법. 사진출처=한국화학연구원
<루테늄 금속이 분산된 나노 촉매를 활용해 이산화탄소와 바이오디젤 부산물인 글리세롤로부터 젖산과 포름산을 생산하는 기술법. 사진출처=한국화학연구원>

이산화탄소와 바이오디젤의 부산물에서 고부가가치 화학원료를 얻을 수 있는 촉매 기술이 개발됐다.

한국화학연구원(원장 이미혜)은 황영규 화학공정연구본부장과 권영욱 성균관대 교수 공동연구팀이 온실가스 주범인 이산화탄소와 바이오디젤의 부산물 글리세롤로부터 젖산과 포름산을 생산할 수 있는 촉매 공정기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

젖산은 썩는 플라스틱 원료로 활용할 수 있고, 포름산은 연료전지 수소저장물질, 가죽, 사료첨가제로 쓰이거나 추가 촉매 공정을 통해 화학제품으로 만들 수 있는 화학원료다.

연구팀은 루테늄 금속이 분산된 나노 촉매를 개발, 유기화합물에서 수소 원자를 떼 내는 '탈 수소화' 반응과 떼 낸 수소 원자를 다른 화합물에 첨가하는 '수소화 반응'을 이용했다. 연구팀이 개발한 촉매는 극소량에도 글리세롤 탈수소화 반응과 이산화탄소 수소화 반응을 동시에 끌어낸다.

글리세롤에서 수소를 떼어 낸 후 이산화탄소와 반응하게 해 젖산과 포름산을 생산하는 방식이다. 기존 촉매보다 활성이 10∼20배 좋고, 젖산과 포름산 생산량은 2배 높다. 실제 촉매가 반응물을 전환하는 속도(TOF)를 측정한 결과 젖산 548, 포름산 164를 기록했다.

황영규 본부장은 “글리세롤과 이산화탄소 동시전환 촉매시스템을 바탕으로 여러 바이오매스를 활용한 이산화탄소 전환 촉매 반응 연구 등이 활발하게 이뤄질 것”이라며 “계산 화학을 통한 촉매 후보군 탐색으로 젖산과 포름산 생산수율을 추가적으로 높여 국가 온실가스 감축에 기여할 기술을 개발하겠다”고 말했다.

이 연구결과는 과학기술정보통신부 차세대 탄소자원화 사업의 지원을 받아 수행됐고, 물질 분야 권위지인 '물질화학' 12월호 표지논문으로 발표됐다.

충청=강우성기자 kws9240@etnews.com