한국과학기술연구원 개발팀

 
 

한국연구재단은 하정명, 함형철 한국과학기술연구원(KIST)박사 연구팀이 컴퓨터 계산을 활용해 메탄가스에서 ‘화학산업의 쌀’로 불리는 에틸렌을 얻을 수 있는 촉매를 찾는 데 성공했다고 지난 7월 29일 밝혔습니다.

메탄은 천연 가스나 바이오 가스의 주성분으로, 석유화학공정이나 매립 쓰레기에서 얻을 수 있는 원료입니다. 메탄은 연료나 화학제품 원료로 주목을 받고 있는데, 연료가 아닌 화학제품 원료로 사용하기에는 매우 어렵습니다. 메탄을 공기 중의 산소와 반응시켜 에틸렌으로 바꾸는 반응이 아직 완전히 밝혀지지 않아서 정확한 촉매를 찾을 수가 없기 때문입니다.

연구팀은 막대한 양의 실험 대신 적은 수의 실험 결과와 컴퓨터를 이용한 양자역학 계산으로 촉매 후보 물질을 설계하고, 높은 활성을 지닌 촉매를 만드는 기술을 개발하게 되었습니다.

컴퓨터 계산을 촉매 개발에 적용하면 하나의 촉매 후보군의 반응성을 판단하기까지 최소 한 달 정도 걸리던 것을 수일 내로 단축시킬 수 있게 되었습니다.

연구팀은 이런 방법으로 촉매후보물질 65종 중 네오디뮴이 첨가된 스트론튬타이타네이트 촉매가 메탄의 산화를 돕은 높은 활성을 보이는 것을 알아냈으며, 이 촉매의 선택도는 48.9%로, 기존 선택도(55%)보다 높아 메탄 원료를 보다 효율적으로 활용할 수 있음을 확인했습니다.

이는 향후 저가의 천연가스에서 고부가 가치 화학제품을 생산할 수 있는 기술 개발에도 박차를 가할 수 있을 것으로 기대됩니다.

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