계산화학 활용해 저렴하고 독성 없는 촉매 찾아…석유화학산업 혁신 기대
기초과학연구원(IBS) 연구진이 흔한 타이타늄 촉매를 활용해 올레핀 합성에 성공했다고 28일 밝혔다.
IBS 분자활성 촉매반응 연구단 백무현 부연구단장과 마즈노 마네 연구위원은 계산화학을 통해 타이타늄을 최적의 촉매로 선택했으며, 탄화수소의 수소를 선택적으로 없애는 탈수소반응을 구현해 기존 공정에 비해 10분의 1 정도 낮은 온도(75℃)에서 올레핀을 합성했다.
올레핀은 플라스틱, 고분자 화합물, 의약품 등에 활용하는 기초 원료다. 올레핀은 탄화수소가 수소를 잃으면서 탄소(C) 두 개가 이중결합(C=C)해 생성되는데 증기 분해 방식은 반응 중 탄소와 탄소간 결합이 끊어져 올레핀 혼합물이나 다른 탄화수소들이 합성되는 단점이 있다. 또 석유 대신 천연가스에서 올레핀을 합성하려면 온실가스가 발생해 오염과 공해 문제가 뒤따랐다. 또 화학자들은 석유와 천연가스 등 탄화수소 화합물을 가공하거나 분해할 때 다양한 촉매 반응을 연구했지만, 이리듐, 로듐, 루테늄 등 전이금속은 비용이 비싸 실제 산업에 활용하기 어려웠다. 이에 백 부단장은 비싼 전이금속보다 수십 배 저렴한 타이타늄을 촉매로 적용했다.
백 부단장은 "이리듐은 반응성이 크지만 값이 비싸고 구하기 어려운 반면, 타이타늄은 값이 저렴하고 구하기 쉽다"며 "향후 타이타늄 촉매의 반응성과 효율성을 높인다면 기존 올레핀 합성공정의 비용이 줄어들 것"이라고 말했다.
이번 연구는 대니얼 민디올라 미국 펜실베니아 대학 교수 그룹과 공동으로 진행했다. 연구결과는 국제학술지 네이처 케미스트리 27일자에 게재됐다.
김지섭기자 cloud50@dt.co.kr
IBS 분자활성 촉매반응 연구단 백무현 부연구단장과 마즈노 마네 연구위원은 계산화학을 통해 타이타늄을 최적의 촉매로 선택했으며, 탄화수소의 수소를 선택적으로 없애는 탈수소반응을 구현해 기존 공정에 비해 10분의 1 정도 낮은 온도(75℃)에서 올레핀을 합성했다.
올레핀은 플라스틱, 고분자 화합물, 의약품 등에 활용하는 기초 원료다. 올레핀은 탄화수소가 수소를 잃으면서 탄소(C) 두 개가 이중결합(C=C)해 생성되는데 증기 분해 방식은 반응 중 탄소와 탄소간 결합이 끊어져 올레핀 혼합물이나 다른 탄화수소들이 합성되는 단점이 있다. 또 석유 대신 천연가스에서 올레핀을 합성하려면 온실가스가 발생해 오염과 공해 문제가 뒤따랐다. 또 화학자들은 석유와 천연가스 등 탄화수소 화합물을 가공하거나 분해할 때 다양한 촉매 반응을 연구했지만, 이리듐, 로듐, 루테늄 등 전이금속은 비용이 비싸 실제 산업에 활용하기 어려웠다. 이에 백 부단장은 비싼 전이금속보다 수십 배 저렴한 타이타늄을 촉매로 적용했다.
백 부단장은 "이리듐은 반응성이 크지만 값이 비싸고 구하기 어려운 반면, 타이타늄은 값이 저렴하고 구하기 쉽다"며 "향후 타이타늄 촉매의 반응성과 효율성을 높인다면 기존 올레핀 합성공정의 비용이 줄어들 것"이라고 말했다.
이번 연구는 대니얼 민디올라 미국 펜실베니아 대학 교수 그룹과 공동으로 진행했다. 연구결과는 국제학술지 네이처 케미스트리 27일자에 게재됐다.
김지섭기자 cloud50@dt.co.kr
[ 저작권자 ⓒ디지털타임스, 무단 전재 및 재배포 금지 ]
