IBS 제공
기초과학연구원(IBS) 분자활성촉매반응연구단 백무현 부연구단장(KAIST 교수) 연구팀은 미국 연구진과 공동으로 전이금속인 '이리듐'를 활용한 붕소화 촉매반응으로 메탄가스의 탄소-수소 결합을 끊고 화학반응을 활성화하는 과정을 이론과 실험으로 증명했다고 25일 밝혔다.
메탄가스는 소나 염소의 배출가스에서 발생하거나 원유, 셰일가스 등에서 추출이 가능한 물질로, 매년 5억톤 이상 발생하고 발생량이 점차 늘고 있다. 탄소와 수소로만 이뤄져 결합 강도가 매우 강하고 안정적이어서 메탄가스에 탄소-수소 결합을 활성화해 새로운 물질을 합성하는 것은 화학계의 오랜 난제였다.
연구팀은 이리듐 촉매를 활용해 탄소-수소 결합을 활성화하는 생성물의 생산율을 52%까지 끌어 올렸다. 이렇게 만들어진 생성물은 다른 원자나 분자와 만나 쉽게 반응하기 때문에 다양한 석유화학산업에 원료로 활용할 수 있다. 또한 생성물에 물을 더하면 메탄올을 만들 수 있고, 다른 화합물과 반응시키면 플라스틱, 의약품, 섬유 등 화학제품의 원료도로 사용할 수 있다.
연구팀은 기존 연구에서는 탄소-수소 결합 활성화 생산율이 2∼3%에 그쳐 사실상 불가능에 가까운 화학반응으로 간주됐다고 설명했다.
연구팀은 촉매로 사용한 고가의 촉매인 이리듐을 대체하기 위한 유기금속 촉매를 개발하고 효율성이 높은 촉매를 설계하는 연구에 주력할 계획이다.
백무현 부단장은 "화학계의 오랜 난제인 메탄가스의 탄소-수소 결합 활성 붕소화 촉매반응을 성공시킨 첫 사례"라며 "이산화탄소와 함께 기후변화의 주요인으로 꼽히는 메탄가스를 제어할 수 있게 돼 온실가스를 줄이는 한편 차세대 에너지원으로 활용할 수 있는 토대를 마련하게 됐다"고 말했다.
이 연구결과는 세계적 학술지 '사이언스(3월 26일자)'에 게재됐다.
대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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