버려지는 천연가스, 메탄 자원으로 부활한다

[산업일보]
메탄은 천연가스 성분의 88%를 차지하지만, 풍부한 매장량에 비해 활용가치가 뛰어나지 않다. 이를 유용한 화학물질로 변환하기 위한 시도가 있지만, 메탄의 화학구조가 안정적이어서 변환이 쉽지 않다.

이에 국내 연구팀에 의해 버려지는 천연가스를 고부가가치 물질로 전환시켜주는 고성능 촉매가 개발됐다. 안광진 교수(울산과학기술원) 연구팀은 나노 물질로 이루어진 우수한 메탄 산화체 촉매를 개발했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다.

연구팀은 메탄이 변환되는 높은 온도에서도 안정적으로 반응할 수 있는 촉매를 개발했다. 이로써 메탄에서 포름알데히드로 변환되는 효율은 기존 10% 미만에서 22% 이상으로 크게 향상됐다.

개발된 촉매는 600도(℃) 이상의 고온에서도 촉매의 구조가 안정적이고 반응성도 유지된다. 이는 촉매 기능을 하는 바나듐 나노입자가 얇은 산화알루미늄 막에 둘러싸인 형태를 가지고 있어, 내부 입자의 응집이나 구조 변형을 효과적으로 막아준 덕분이다.

특히 메탄에서 포름알데히드로 변환시키는 촉매 기술은 1987년 미국에서 특허로 등록된 이후 큰 진전이 없던 고난이도 기술이나 30년 만에 그 한계를 뛰어넘은 것으로 볼 수 있다.

안광진 교수는 “나노기술을 촉매에 도입함으로써 메탄을 고부가가치의 화학물질로 변환할 때의 안정성과 효율을 획기적으로 향상시켰다”라며, “풍부한 천연자원을 활용하는 차세대 에너지 기술로서 가치가 높다”라고 연구의 의의를 밝혔다.

안 교수는 “이 연구는 풍부한 천연자원을 고부가가치의 화학제품으로 변환할 수 있는 핵심 촉매기술을 개발한 것이다”라고 연구의 의의를 설명하며, “향후 실험실 스케일의 성과를 크게 확장하여 산업적으로 구현할 수 있도록 촉매제조기술과 촉매공정프로세스를 확장할 계획이다”라고 후속연구 계획을 밝혔다.

특히, 그동안 메탄에서 포름알데히드로 변환시키는 촉매기술은 1987년에 미국에서 개발돼 특허로 등록된 이래 큰 진전이 없었던 고난이도 기술이었는데 이번에 30년 만에 그 한계를 뛰어넘는 고효율 촉매기술이 개발돼, 앞으로 에너지 강국으로 발돋움할 수 있는 핵심 기술력을 확보하게 됐다.