[그린포스트코리아 채석원 기자] 지구온난화 주범인 이산화탄소를 활용해 청정연료를 생산할 수 있는 기반이 마련됐다.

한국연구재단은 배종욱 성균관대학교 화학공학부 교수 연구팀이 균일한 중형 기공의 촉매를 이용해 이산화탄소로부터 유용한 석유화학 중간체를 생산하는 화학공정 기반기술을 개발하는 데 성공했다고 3일 밝혔다.

석유자원의 고갈 및 지구온난화에 따라 이산화탄소를 효율적으로 제거하는 기술이 긴요해졌다. 실제로 각 나라의 과학자들은 이산화탄소로부터 메탄올, 디메틸에테르 등의 중간체를 거쳐 다양한 석유화학 원료를 합성하는 촉매 기술을 연구하고 있다. 석유 대체자원인 천연가스, 셰일가스, 바이오매스 및 제철산업에서 발생하는 부생가스 등과 같이 이산화탄소를 포함하는 합성가스(H2‧CO‧CO2)의 수소화 반응을 이용해 청정연료인 디메틸에테르를 직접 합성하는 것은 석유 자원 고갈과 지구온난화 문제를 해결할 수 있는 기술로 주목받고 있다. 하지만 촉매 비활성화로 인한 효율 저하가 걸림돌이었다.

배 교수 연구팀은 알루미나와 구리 나노구조를 합성한 촉매를 개발해 이산화탄소에서 디메틸에테르를 합성할 수 있도록 유도했다. 5~8㎚ 기공이 규칙적으로 세공된 알루미나가 구리의 열적 안정성을 높여 고온‧고압의 반응 조건에서도 촉매가 안정적‧효율적이었다. 특히 갈륨 혹은 아연 산화물을 촉매에 보조적으로 포함함으로서 이산화탄소 전환율이 30% 이상 증대됐다.

나아가 연구팀은 구조적으로 안정한 중형 세공(약 5~8㎚ 크기의 기공이 규칙적으로 1차원으로 세공된 불균일 촉매)의 알루미나 및 제올라이트 촉매를 제조해 디메틸에테르로부터 석유화학 기초유분(올레핀‧벤젠‧톨루엔‧자일렌 등)을 합성하는 기술도 개발했다.

배 교수는 “이 연구는 지구 온난화의 주범인 이산화탄소를 전환하는 새로운 안정화된 고효율 촉매기술”이라면서 “향후 청정에너지 및 석유화학 중간체를 합성하는 기반 기술이 될 것”이라고 연구 의미를 설명했다.

이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 C1가스리파이너리사업의 지원으로 수행됐다. 화학 분야 국제학술지 ‘ACS 카탈리시스(ACS Catalysis)’에 논문으로 게재됐다.

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