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메탄 산화 촉매 효율 기록 20년 만에 깼다

한국과학기술연구원 연구팀 "상용화에 가장 근접"
왼쪽부터 과학기술연합대학교(UST)·한국과학기술연구원(KIST) 스쿨 이희원 학생, KIST 이현주 박사, 과학기술연합대학교(UST)·한국과학기술연구원(KIST) 스쿨 휴엔 트란 당 학생 [한국연구재단 제공=연합뉴스]
왼쪽부터 과학기술연합대학교(UST)·한국과학기술연구원(KIST) 스쿨 이희원 학생, KIST 이현주 박사, 과학기술연합대학교(UST)·한국과학기술연구원(KIST) 스쿨 휴엔 트란 당 학생 [한국연구재단 제공=연합뉴스]

(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국연구재단은 한국과학기술연구원(KIST) 이현주 박사 연구팀이 메탄 산화 촉매 성능을 20년 만에 한 단계 높였다고 27일 밝혔다.

메탄은 난방이나 수송용 연료로 쓰인다.

천연가스나 셰일가스의 주성분으로, 자연계에 풍부하게 존재한다.

학계에서는 메탄을 메탄올 같은 화학 원료로 직접 전환하려는 연구를 활발하게 진행하고 있다.

그런데 현 기술로 메탄을 산화하려면 고온에서 직접 산소와 반응시키거나 저온에서 고가 산화제를 써야 한다.

이들 방법은 모두 경제성이 떨어진다.

백금계 유기금속 촉매를 이용한 메탄 산화 반응
백금계 유기금속 촉매를 이용한 메탄 산화 반응[한국연구재단 제공=연합뉴스]

연구팀은 메탄을 메탄올 전구체로 전환하는 반응에서 기존보다 40배 이상 향상된 촉매를 개발했다.

메탄올 전구체는 메탄을 산화(발연황산) 반응시키면 나오는 물질이다. 메탄으로 가는 전 단계다.

개발된 촉매는 중심 백금 원자에 '다이메틸설폭사이드'(DMSO)라는 유기물이 결합한 구조다.

DMSO는 백금을 안정화하는 동시에 활성화하는 역할을 한다.

촉매 합성법이 비교적 간단하다고 연구팀은 설명했다.

메탄에서 메탄올 전구체로 바뀌는 수율도 메탄 기준 기존 70%에서 90%로 높아졌다.

황산을 이용한 메탄 전환 기술에서 촉매는 1998년 이후 큰 진전을 보이지 못하던 상태였다고 연구팀은 설명했다.

DMSO 백금 촉매·기존 촉매 간 반응성 비교 그래프(왼쪽)와 메탄 산화 반응 경로 [한국연구재단 제공=연합뉴스]
DMSO 백금 촉매·기존 촉매 간 반응성 비교 그래프(왼쪽)와 메탄 산화 반응 경로 [한국연구재단 제공=연합뉴스]

이현주 박사는 "균일계 백금 착체를 이용한 메탄 산화 기술로, 지금까지 연구된 것 중 가장 상용화에 근접했다"며 "800도 이상에서 다단계로 이뤄지는 현재의 메탄올 제조 공정을 200도 이하 환경으로 바꿀 수 있을 만큼 혁신적"이라고 말했다.

관련 기술은 한국에서 특허 등록을 했다. 미국에선 특허 출원했다.

연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 C1가스리파이너리사업 지원으로 수행했다.

성과를 담은 논문은 'ACS 카탈리시스'(ACS Catalysis)에 실렸다.

walden@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2018/12/27 12:01 송고

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