단일 원자 촉매로 메탄 직접 전환 가능해져 단일 공정으로만 100도 이하에서 메탄올 생산 가능 한국연구재단은 이현주 교수(KAIST)와 이종협 교수(서울대) 공동연구팀이 “메탄 적접 전환으로 메탄올과 에탄 등의 화학원료를 생산하는 안정한 로듐 단일 원자 촉매를 개발했다”고 밝혔다.메탄은 셰일 가스 등에 풍부하게 존재하는 화석 연료이다. 하지만 일부 지역에만 존재하고 수송 비용이 높아 대부분 유전에서 버려지고 있다. 따라서 메탄을 유용한 화학 원료로 전환하는 기술이 요구된다. 기존에는 메탄을 합성가스(H2+CO)라는 중간 화합물 형태를 거쳐 메탄올 등의 화학 물질로 전환했다. 이때 섭씨 800도 이상의 고온과 다단계 공정을 거쳐야 했다.연구팀은 로듐이 단일 원자 형태로 담지체에 분산된 단일 원자 촉매를 개발했다. 기존 나노 입자 촉매는 메탄 중간체(CH3)가 불안정해 이산화탄소(CO2)로 전환이 되기 쉬웠다. 그러나 단일 원자 구조에서는 메탄이 선택적으로 활성화돼 메탄 중간체가 안정적으로 존재했다. 연구팀이 개발한 촉매를 이용해 액체 상태에서 메탄을 전환할 경우 단일 공정, 100도 이하의 저온 공정으로 메탄올을 생산했다. 또한 기체 상태에서 메탄을 전환할 경우 300도 이하의 저온 공정으로 에탄 생산이 가능해졌다. 이는 기존 공정과 비교하면 매우 낮은 온도에서 메탄을 전환해 고부가가치 화합물을 생산할 수 있어 에너지 효율성이 높다.이현주 교수·이종협 교수는 “이 연구는 촉매와 메탄과의 상호작용을 원자 단위에서 깊게 이해해 메탄을 직접 전환하는 새로운 촉매를 개발한 것이다. 메탄 직접 전환과 단일 원자 촉매의 원천 기술 확보로 메탄을 다양한 화학원료로 전환하는 기술의 토대가 될 것으로 기대한다”라고 연구의 의의를 설명했다.

단일 원자 촉매로 메탄 직접 전환 가능해져

단일 공정으로만 100도 이하에서 메탄올 생산 가능

기사입력 2017-12-17 10:29:39

로듐 단일 원자 촉매의 개념도

[산업일보]
한국연구재단은 이현주 교수(KAIST)와 이종협 교수(서울대) 공동연구팀이 “메탄 적접 전환으로 메탄올과 에탄 등의 화학원료를 생산하는 안정한 로듐 단일 원자 촉매를 개발했다”고 밝혔다.

메탄은 셰일 가스 등에 풍부하게 존재하는 화석 연료이다. 하지만 일부 지역에만 존재하고 수송 비용이 높아 대부분 유전에서 버려지고 있다. 따라서 메탄을 유용한 화학 원료로 전환하는 기술이 요구된다.

기존에는 메탄을 합성가스(H2+CO)라는 중간 화합물 형태를 거쳐 메탄올 등의 화학 물질로 전환했다. 이때 섭씨 800도 이상의 고온과 다단계 공정을 거쳐야 했다.

연구팀은 로듐이 단일 원자 형태로 담지체에 분산된 단일 원자 촉매를 개발했다. 기존 나노 입자 촉매는 메탄 중간체(CH3)가 불안정해 이산화탄소(CO2)로 전환이 되기 쉬웠다. 그러나 단일 원자 구조에서는 메탄이 선택적으로 활성화돼 메탄 중간체가 안정적으로 존재했다.

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

이현주 교수·이종협 교수는 “이 연구는 촉매와 메탄과의 상호작용을 원자 단위에서 깊게 이해해 메탄을 직접 전환하는 새로운 촉매를 개발한 것이다. 메탄 직접 전환과 단일 원자 촉매의 원천 기술 확보로 메탄을 다양한 화학원료로 전환하는 기술의 토대가 될 것으로 기대한다”라고 연구의 의의를 설명했다.

뒤로 기사목록

산업일보 영상뉴스 모아보기

산업일보 페이스북 바로가기

김진성 기자 weekendk@kidd.co.kr

이 기자의 다른기사 보기 >

안녕하세요~산업1부 김진성 기자입니다. 스마트공장을 포함한 우리나라 제조업 혁신 3.0을 관심깊게 살펴보고 있으며, 그 외 각종 기계분야와 전시회 산업 등에도 한 번씩 곁눈질하고 있습니다.