석유화학 고성능촉매제 '제올라이트' 원천기술 개발

[산업일보]
한국과학기술원(KAIST, 총장 서남표)는 화학과 유룡(과학기술부 창의연구사업 기능성 나노물질연구단 단장) 교수팀이 석유화학산업 주 촉매제인 ‘제올라이트’의 촉매 활성 및 안정성을 대폭 향상시킬 수 있는 새로운 원천기술을 개발했다고 7일 밝혔다.

제올라이트는 세계적으로 가솔린 생산 및 각종 석유화학산업 전반에 걸쳐 가장 널리 이용되는 촉매물질이다. 모래의 주성분인 실리카와 알루미늄으로 이뤄진 제올라이트 결정 내부에는 무수한 미세한 구멍(나노세공)들이 규칙적으로 뚫려 있어 반응대상 분자가 드나드는 속도가 느려 촉매활성이 낮은 단점이 있었다.

유 교수팀은 화학적인 분자설계를 통해 디자인한 새로운 계면활성제를 제올라이트 합성 시에 첨가해 제올라이트 결정 성장 시 결정 내부에 기존의 작은 나노세공과 더불어 훨씬 더 큰 나노세공을 추가적으로 발생시킬 수 있는 원천기술인 ‘위계적 나노세공 구조’의 제올라이트 물질 합성법을 개발하는데 성공했다.

‘위계적 나노세공 구조’를 가진 제올라이트는 기존의 작은 나노세공만 가진 제올라이트에 비해 반응물의 출입이 매우 빠르게 일어나기 때문에 비약적으로 향상된 촉매 활성 및 안정성을 보인다.


네이처 머티어리얼스(Nature Materials)誌는 이 연구결과를 7일자 온라인판에 표지로 소개하고, 별도로 뉴스 앤 뷰스(News and Views)의 하이라이트 논문으로 다룰 예정이다.

유 교수팀은 연구결과를 국내특허와 국제특허 출원 중이며, 국내 산업에의 응용을 준비하고 있다.

유룡 교수는 “이번에 개발한 새로운 제올라이트 물질은 큰 분자의 화학적 처리가 가능하기 때문에 경제적인 가치가 적은 중질유를 가솔린으로 변환시키는 고부가가치 공정이나 폐플라스틱 분해공정과 같은 미래 환경에 중요한 공정에서 핵심 촉매로 널리 이용될 수 있을 것”이라고 말했다.



미디어다아라 이경옥 기자(withok2@daara.co.kr)