국내 대학 연구팀이 온실가스인 이산화탄소를 활용해 청정연료와 석유화학 제품을 생산할 수 있는 기술을 개발했다.
한국연구재단은 배종욱 교수 성균관대학교 연구팀이 균일한 중형 기공 촉매를 이용해 이산화탄소로부터 유용한 석유화학 중간체를 생산하는 화학공정 기반기술을 개발했다고 3일 밝혔다.
이산화탄소는 지구 온난화를 유발하는 온실가스다. 이산화탄소 제거 기술 필요성이 커지고 있다. 과학기술계가 이산화탄소로부터 메탄올, 디메틸에테르 등 중간체를 거쳐 다양한 석유화학 원료를 합성하는 촉매기술을 연구했지만 촉매가 비활성화 되면서 효율이 저하되는 문제가 있었다.
연구팀은 알루미나와 구리 나노구조가 합성된 촉매를 개발, 이산화탄소에서 디메틸에테르를 합성할 수 있도록 유도했다. 5~8nm(나노미터) 기공이 규칙적으로 세공된 알루미나가 구리의 열적 안정성을 향상시켰다. 고온〃고압 반응조건에서도 촉매가 안정적이고 효율적으로 반응했다. 갈륨 혹은 아연 산화물을 촉매에 보조적으로 포함시킴으로서 이산화탄소 전환율이 30% 이상 높아졌다.
청정 연료인 디메틸에테르를 이산화탄소 수소화 반응을 통해 직접 합성하는 반응은 셰일 가스 및 제철소에서 발생하는 부생가스 등을 고부가화 할 수 있는 방법이다. 기술을 이용해 지구온난화 주범인 이산화탄소 저감과 지속 가능한 석유대체 자원의 효과적인 활용이 가능하다.
연구팀은 구조적으로 안정적인 중형 세공 알루미나 및 제올라이트 촉매를 제조해 디메틸에테르로부터 석유화학 기초유분인 올레핀, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등을 합성하는 기술도 개발했다. 중형세공은 약 5～8nm 크기 기공이 규칙적으로 1차원으로 세공된 불균일 촉매다. 국내 석유화학 산업 생산성 향상 기반기술이 될 것으로 기대된다.
배종욱 교수는 “이산화탄소를 전환하는 새롭고 안정화된 고효율 촉매기술을 개발한 것”이라면서 “향후 청정에너지 및 석유화학 중간체를 합성하는 기반 기술로 활용할 수 있다”고 말했다.
연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 C1가스리파이너리사업의 지원으로 수행했다. 화학분야 국제학술지 'ACS 카탈리시스(ACS Catalysis)' 논문으로 게재됐다.
최호 산업정책부기자 snoop@etnews.com
