포스텍(POSTECH·총장 김무환)은 김원배 화학공학과 교수·통합과정 박민선 씨, 한국화학연구원 김형주 박사·오이슬 씨, 한국재료연구원 최승목 박사, 부경대 서민호 교수 공동연구팀이 버려지는 글리세롤을 활용해 고부가가치 화학 원료를 생산할 수 있는 '코발트-구리산화물 촉매'를 개발하고, 그 원리를 규명했다고 3일 밝혔다.
연구팀은 글리세롤을 산화할 때 새롭게 개발한 촉매를 사용했다. 그 결과, 화장품 제조에 사용되는 글리콜산이나 가죽 산업 원료로 사용되는 포름산 등 상대적으로 가치가 높은 화합물들이 생성되는 것을 확인했다. 이에 반해, 일반적으로 글리세롤을 산화할 때 사용되는 금이나 백금 등 귀금속류 촉매는 가격대가 매우 높고, 고부가가치 화학물질을 생산하는 데 한계가 있다.
연구팀은 '코발트-구리산화물 촉매'를 사용했을 때 고부가가치 화합물이 생성되는 이유를 밀도범함수 이론(DFT)을 통해 증명했다. 글리세롤로부터 글리콜산과 포름산이 만들어지기 위해서는 탄소와 탄소 간 결합이 끊어져야 한다. 분자 내 원자들의 상태밀도를 분석한 결과, 코발트-구리산화물의 표면에서는 탄소와 탄소 간 결합 세기가 약하기 때문에 글리세롤로부터 고부가 화학제품인 글리콜산과 포름산이 생성될 수 있었다.
김원배 교수는 “이 연구가 글리세롤뿐 아니라 다양한 바이오매스 부산물들의 고부가가치 화합물 전환 반응을 위한 비귀금속 전기화학촉매 개발 기반이 될 것으로 기대한다”고 말했다.
과학기술정보통신부와 한국연구재단 선도연구센터지원사업, 나노소재기술개발사업 사업의 지원으로 수행된 이번 연구 내용은 최근 소재, 화학, 나노 분야에서 권위있는 '어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)'에 게재됐다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
