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산업현장 '맹독성가스 포스젠' 사용 줄인다…새 촉매법 개발

송고시간2018-10-01 12:00

KAIST 이윤호 교수팀, 폴리우레탄 전구체 대체 합성법 제시

금속-리간드 협동성을 이용한 이소시아네이트 합성 개요도 [한국연구재단 제공=연합뉴스]

금속-리간드 협동성을 이용한 이소시아네이트 합성 개요도 [한국연구재단 제공=연합뉴스]

(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국연구재단은 한국과학기술원(KAIST) 이윤호 교수 연구팀이 독성가스를 사용하지 않고 폴리우레탄 전구체를 합성하는 방법을 내놨다고 1일 밝혔다.

플라스틱의 일종인 폴리우레탄은 합성섬유나 페인트 등에 광범위하게 활용된다.

폴리우레탄을 만들려면 이소시아네이트라는 전구체(특정 물질이 되기 전 단계 물질)를 거쳐야 한다.

이소시아네이트를 생산하기 위한 기존 공정에서는 포스젠이 쓰인다.

포스젠은 흡입하면 서서히 몸에 퍼져 생명을 앗아가는 맹독성 가스다.

산업현장에서 포스젠 때문에 근로자가 사망하는 사례가 종종 보고된다.

연구팀은 수차례 실험을 거쳐 포스젠을 대체할 수 있는 이소시아네이트 합성법을 제시했다.

금속-리간드 협동성을 이용한 이소시아네이트 합성 모식도 [한국연구재단 제공=연합뉴스]

금속-리간드 협동성을 이용한 이소시아네이트 합성 모식도 [한국연구재단 제공=연합뉴스]

핵심 원리는 '금속-리간드 협동성'이다.

리간드는 중심원자에 결합한 이온이나 분자를 말한다.

금속-리간드 협동성은 3개의 인(P) 원자로 구성된 'PPP 리간드'가 금속 물질 화학반응에 직접 참여하는 현상이다.

연구팀은 이를 적용해 니켈(금속)과 아마이드(리간드)를 반응시켰다.

여기에 일산화탄소 반응을 추가하면 이소시아네이트가 만들어진다.

금속 산화 상태가 변화하면서 결합력이 약한 '인(P)-인(P)'을 형성한다.

이는 균일하게 분해되는데, 여기에서 얻을 수 있는 화학종을 촉매로 이용하면 다양한 화학종의 결합 활성·절단이 가능하다고 연구팀은 설명했다.

KAIST 이윤호 교수 [한국연구재단 제공=연합뉴스]

KAIST 이윤호 교수 [한국연구재단 제공=연합뉴스]

이윤호 교수는 "금속-리간드 협동성을 활용해 저온·저압 조건에서 이소시아네이트를 합성할 수 있는 새로운 촉매법을 내놓은 것"이라며 "이소시아네이트 기반 산업이나 일산화탄소 기반 반응 공정 등에 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.

연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 C1 가스 리파이너리 사업 지원으로 수행했다.

성과를 담은 논문은 앙게반테 케미(Angewandte Chemie) 7일 자에 실렸다.

walden@yna.co.kr

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