UNIST “독성물질 제거 친환경 촉매 개발”

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 유해물질 탄화수소를 분해하는 자연 모방 촉매를 개발했다. 탄소-수소 결합을 산화시켜 에너지 소모를 줄이고, 환경오염 방지에 기여할 것으로 기대된다.

울산과학기술원(UNIST) 조재흥 교수팀은 화석연료의 탄화수소를 금속에 결합된 물을 이용한 촉매로 분해하는 데 성공했다. 기존 방법보다 온화한 조건에서도 유해물질을 처리할 수 있다. 복잡한 과정이나 높은 온도를 필요로 하지 않아 환경 보호에 유리하다.

연구팀은 자연계 금속효소가 탄화수소 산화시킬 수 있는 능력을 모방해 새로운 촉매를 만들었다. 산소와 수소로 구성된 하이드록소 리간드에 수소 이온을 첨가해 금속과 결합된 물 분자를 합성한 것이다. 기존 방식보다 효율적이고 에너지를 덜 사용한다.

수소이온이 첨가된 망간 촉매의 전자 이동 능력이 향상됐다. 산소-수소 결합 활성화 속도도 빨라졌다. 하이드록소 리간드를 물로 바꿔 망간의 환원 전위를 높였기 때문이다.

안트라센과 같은 강한 탄소-수소 결합을 가진 물질도 낮은 온도에서 산화시켜 독성을 제거했다. 물에 잘 녹지 않고 화학적으로 안정적인 방향족 탄화수소를 효과적으로 분해했다.

조재흥 교수는 “낮은 온도에서 망간과 두 개의 물이 결합된 촉매가 방향족 탄화수소와 반응한 첫 사례다”라며 “망간의 환원 전위를 조절해 강한 탄소-수소 결합을 분해하는 높은 산화 능력을 증명한 것은 산업적으로 중요한 금속 촉매 개발에 기여할 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 화학분야 국제학술지 ‘미국화학회지(JACS))에 6월 3일 온라인 게재됐다.