IBS "값싼 타이타늄 촉매 이용…석유화학산업 혁신 기대"
(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 기초과학연구원(IBS)은 저렴한 촉매를 이용해 플라스틱의 원료인 올레핀을 합성하는데 성공했다고 28일 밝혔다.
올레핀은 석유화학제품의 기초 원료로, 필름·우레탄·플라스틱 등 건축·생활소재를 만드는데 쓰인다.
보통 800도 이상의 고온으로 석유를 증기 분해해 제조하는데, 매우 높은 열과 에너지를 필요로 하는 문제가 있다.
또 석유 대신 천연가스에서 올레핀을 합성하려면 이산화탄소 등 온실가스가 발생해 환경오염을 일으키게 된다.
화학자들은 환경을 덜 오염시키는 화학반응을 구현하기 위해 다양한 촉매 반응을 연구하고 있다.
올레핀은 탄소와 수소로 이뤄진 결합물(탄화수소)이 수소를 떼어내면서 탄소(C) 2개가 이중결합해 만들어진다.
탄화수소는 두 분자 간 결합이 매우 강하기 때문에 결합을 끊고 반응을 유도하기 위해서는 이리듐(Iridium), 로듐(rhodium), 루테늄(ruthenium) 등 전이금속 촉매가 필요하다.
하지만 값이 너무 비싸 산업적으로 활용하기 어려웠다.
IBS 분자활성 촉매반응 연구단 연구팀은 전이금속보다 수십 배 저렴한 타이타늄(이리듐은 1g에 40만원, 타이타늄은 1g당 1만7천원 정도)을 촉매로 써서 탈 수소반응을 일으키는데 성공했다.
기존 공정에 비해 10분의 1 정도로 낮은 온도인 75도에서 반응이 가능하다.
연구팀은 밀도 범함수(분자 내부에 전자가 들어있는 모양과 에너지를 양자역학적으로 계산하는 이론)를 이용한 계산 화학을 통해 최적의 촉매로 타이타늄을 제안했고, 미국 펜실베이니아대학 연구팀이 이를 실험으로 확인했다.
백무현 부연구단장은 "이리듐은 반응성이 크지만 값이 비싸고 구하기 어렵다"며 "값이 저렴하고 쉽게 구할 수 있는 타이타늄을 이용해 올레핀 합성공정 비용을 줄일 수 있을 것"이라고 기대했다.
이번 연구는 미국 펜실베이니아대학 대니얼 민디올라(Daniel J. Mindiola) 교수 연구팀과 공동으로 진행됐다. 연구 결과는 전날 국제학술지 '네이처 케미스트리'(Nature Chemistry)에 실렸다.
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