- KAISTㆍ서울대 연구팀, 단일공정으로 100도 이하에서 메탄올 생산 가능

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국연구재단은 한국과학기술원(KAIST) 이현주 교수와 서울대 이종협 교수 공동연구팀이 메탄 적접 전환으로 메탄올과 에탄 등의 고부가가치 화학원료를 생산할 수 있는 단일원자 촉매를 개발했다고 13일 밝혔다.

메탄 직접 전환이란 메탄을 합성가스 같은 다른 중간 화합물로 전환하지 않고 직접 원하는 물질로 전환하는 공정을 말한다. 

로듐 단일원자 촉매 개념도[제공=한국연구재단]

메탄은 셰일가스 등에 풍부하게 존재하는 화석연료지만 일부 지역에만 존재하고 수송 비용이 높아 대부분 유전에서 버려지고 있다. 기존에는 메탄을 합성가스라는 중간 화합물 형태를 거쳐 메탄올 등의 화학 물질로 전환했는데 이 방법은 800도 이상의 고온이 필요하고 여러번의 공정을 거쳐야만 했다.

연구팀은 귀금속 물질인 로듐이 단일 원자 형태로 금속원자가 서로 뭉치지 않게 고정해주는 담지체에 분산된 단일 원자 촉매를 개발했다. 

단일원자 촉매의 메탄 직접 전환을 통한 메탄올 및 에탄 생성 모식도[제공=한국연구재단]

연구팀이 개발한 촉매를 이용해 액체 상태에서 메탄을 전환할 경우 단일 공정, 100도 이하의 저온 공정으로 메탄올 생산이 가능하다. 또한 기체 상태에서 메탄을 전환할 경우 300도 이하의 저온 공정으로 에탄을 생산해 냈다. 이는 기존 공정과 비교하면 매우 낮은 온도에서 메탄을 전환해 고부가가치 화합물을 생산할 수 있어 에너지 효율성이 높다.

이현주·이종협 교수는 “이번 연구는 촉매와 메탄과의 상호작용을 원자 단위에서 깊게 이해해 메탄을 직접 전환하는 새로운 촉매를 개발한 것”이라며 “메탄 직접 전환과 단일 원자 촉매의 원천 기술 확보로 메탄을 다양한 화학원료로 전환하는 기술의 토대가 될 것으로 기대한다”고 연구 의의를 설명했다.

이번 연구 성과는 화학 분야 국제학술지 ‘미국화학회지’ 11월 10일자 논문으로 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com