국내 연구팀이 메탄올과 같은 알코올을 청정휘발유로 만들 수 있는 촉매 기술을 개발했다.
홍석봉 포스텍(POSTECH) 환경공학부 교수와 박사과정 배주나씨 연구팀은 제올라이트와 알코올을 반응시켜 청정휘발유를 생산하는 핵심 기술을 개발했다.
작은 구멍이 스펀지처럼 뚫려있는 제올라이트는 촉매 반응 속도나 생성물 분포가 달라지는 현상을 보여 다양한 촉매로 사용되고 있다.
하지만 촉매효과를 강화할 수 있는 구멍 크기나 형태를 자유자재로 만드는 연구는 아직까지 진행 중이다.
영국 에든버러대 연구팀이 처음 발견한 EU-12 제올라이트(Edinburgh University No.12)는 미세한 구멍을 가진 제올라이트 중 높은 열적 안정성을 지닌 물질이지만, 발견된 지 30여년이 지난 지금까지도 그 구조를 정확하게 풀어내지 못했다.
홍 교수팀은 두 가지 종류의 무기양이온, 나트륨과 루비듐의 비율을 조절해 새로운 방식으로 EU-12 제올라이트를 합성했다.
이 제올라이트는 산소 원자 8개 고리로 이루어진 미세한 구멍 입구를 가지고 있다. 이 구멍 사이에서도 일정 간격으로 꺾인 다른 구멍과 교차하는 독특한 구조를 가지고 있음도 밝혀냈다.
연구팀은 이 제올라이트가 가진 독특한 구조적, 물리화학적 특성으로 메탄올이나 에탄올과 같은 작은 탄화수소의 전환반응에 응용할 수 있을 것으로 예측하고, 에탄올 저온 탈수 반응 실험을 수행했다.
실험결과 지금까지 가장 높은 효율을 보인 것으로 보고된 MOR 구조의 제올라이트보다 EU-12 제올라이트가 에테인을 10% 더 많이 선택적으로 생성할 수 있다는 결과를 얻었다.
홍석봉 교수는 “이번 결과는 그간 베일에 가려져 있던 EU-12 제올라이트가 촉매로서의 응용 가능성을 제시한 선행연구로 중요한 의미를 갖는다”고 밝혔다.
이번 연구성과는 화학 분야 세계최고 권위지 `안게반테 케미(Angewandte Chemie)`에 최근 공개됐다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
