메탄 직접 전환해 화석연료로···단일 원자 촉매 개발

이현주 KAIST 교수, 이종협 서울대 교수 공동연구
단일·저온 공정에도 적용 가능
한국연구재단(이사장 조무제)은 이현주 KAIST 교수와 이종협 서울대 교수 공동연구팀이 메탄을 직접 전환해 메탄올과 에탄 등의 화학원료를 생산하는 로듐 단일 원자 촉매를 개발했다고 12일 밝혔다.

화석 연료인 메탄은 셰일 가스 등에 풍부하게 존재한다. 하지만 일부 지역에만 존재하고 수송 비용이 높아 대부분 유전에서 버려진다. 이러한 메탄을 활용하기 위해서는 화학연료 전환기술이 필요하다.

기존에는 메탄을 합성가스와 같은 중간 화합물 형태를 거쳐 메탄올 등의 화학 물질로 전환했다. 하지만 섭씨 800도 이상의 높은 온도가 필요하고 많은 공정 단계를 거쳐야 한다는 어려움이 있었다.

이에 연구팀은 귀금속 물질인 로듐이 단일 원자 형태로 담지체에 분산된 단일 원자 촉매를 개발해 이 문제를 해결했다. 담지체는 금속원자를 지지하고 있는 물질로 금속 원자가 서로 뭉치지 않도록 고정해 주는 물질을 의미한다.

개발된 촉매를 이용해 액체 상태에서 메탄을 전환하면 100도 이하의 단일·저온 공정에서 메탄올을 생산할 수 있다.

또 기체 상태에서 메탄 전환 시에도 300도 이하의 저온 공정으로 에탄을 생산할 수 있는데 기존 공정 보다 낮은 온도에서 메탄을 전환할 수 있어 고부가가치 화합물 생산을 통한 에너지 효율성이 높다.  

이현주·이종협 교수는 "이번 연구는 촉매와 메탄과의 상호작용을 원자 단위에서 깊게 이해해서 메탄을 직접 전환하는 새로운 촉매를 개발한 것"이라며 "메탄 직접 전환과 단일 원자 촉매의 원천 기술 확보로 메탄을 다양한 화학원료로 전환하는 기술의 토대가 될 것"이라고 기대했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단의 'C1 가스 리파이너리 사업' 지원으로 수행됐으며, 화학 분야 국제학술지인 '미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)'에 지난 달 10일자 논문으로 게재됐다. 
로듐 단일 원자 촉매의 개념도.<자료=한국연구재단 제공>로듐 단일 원자 촉매의 개념도.<자료=한국연구재단 제공>
강민구 기자의 다른 기사 더보기
독자의견
로그인 독자분들의 소중한 의견은 과학과 국민을 잇는 밑거름이 됩니다
0/ 300자