배종욱 성균관대 교수팀이 합성가스를 이용해 청정 액체연료를 생산할 수 있는 피셔-트롭쉬 합성공정용 다공성 코발트 혼합산화물 촉매합성기술을 개발했다고 11일 밝혔다. 인공 합성유 생산에 활용할 수 있는 촉매합성기술로 향후 온실가스 등 탄소자원으로 이용 가능한 기술이 될 것으로 보인다.
배 교수팀은 나노주형기법을 이용해 고온·고압의 수소화 반응 조건에서도 안정된 다공성 구조의 코발트 혼합산화물 촉매합성기술 개발에 성공했다.
피셔-트롭쉬 합성은 합성가스(수소+일산화탄소)를 200~350도 고온과 10~30바(bar) 고압에서 탄소수 분포를 갖는 탄화수소를 생산하는 반응이다. 이 합성을 이용해 석탄, 천연가스, 셰일가스, 바이오매스, 부생가스 등에서 합성가스(H2+CO)를 만들 수 있다. 합성가스는 CTL, GTL, BTL 기술로 가솔린이나 디젤 등 다양한 탄화수소 분포를 가지는 인공 합성유와 고부가가치 화학제품으로 생산된다. 고유가와 향후 석유 공급 부족에 직접적으로 대응하는 중요한 기술로 평가된다.
교수팀은 기존 피셔-트롭쉬 합성용 코발트 계열의 촉매 단점을 극복하려고 안정적이며 규칙적인 미세세공 구조를 지니는 촉매합성기술을 개발했다.
나노구조 촉매 안정성을 높이는 결과를 가져와 마이크로 반응기 활용에 적합한 촉매 재료로 활용할 수 있다. 마이크로 반응기는 1㎜ 이하, 마이크로 단위 이하 공간 안에서 화학반응을 일으키는 장치다.
촉매 표면의 3차원 미세 세공이 피셔-트롭쉬 합성으로 생성된 탄화수소 외부 배출을 용이하게 한다. 촉매 표면의 탄화수소 침적을 완화시켜 촉매 수명을 크게 늘릴 수 있음을 실험적으로 입증했다. 피셔-트롭쉬 합성 공정에서 생성된 고비점의 탄화수소는 추가 처리 공정으로 인공 합성유인 가솔린과 디젤 등의 청정 액체연료 생산이 가능하다.
연구성과는 화학 분야 학술지 케미칼 커뮤니케이션즈 저널(Chemical Communications)에 지난 4일 온라인판에 실렸다.
송혜영기자 hybrid@etnews.com
