IBS, 원유 대체 물질 실마리 찾았다

메탄가스 새로운 촉매 화학반응 규명… 차세대 에너지원 기대

▲ 기존 메탄가스 활용의 한계와 연구진이 실시한 탄소-수소 결합 활성 붕소화 촉매반응의 장점 (사진제공=IBS)

국내 연구진이 흔한 메탄가스가 인류의 에너지원인 화학ㆍ소재 산업의 주요 원료인 원유를 대체할 실마리를 찾았다.

기초과학연구원(IBS) 분자활성 촉매반응 연구단 백무현 교수 연구팀(KAIST 화학과 교수)이 미국 연구진과 함께 전이금속 이리듐을 활용한 붕소화 촉매반응을 개발해 메탄가스의 탄소ㆍ수소 결합을 끊고 화학반응을 활성화하는 과정을 이론과 실험으로 증명했다고 24일 밝혔다.

연구팀은 계산 화학으로 화학반응에 필요한 정확한 촉매후보 물질을 예측해 반응 메커니즘을 찾았다. 기존에는 탄소와 수소 결합 활성화 반응 생산율은 2∼3％에 머물러 사실상 불가능한 화학반응으로 간주했다.

그러나 연구팀은 촉매로 탄소와 수소 결합 활성화 생성물의 생산율을 52％까지 올렸다.

지금까지 메탄가스는 탄소와 수소로만 이뤄진 탄화수소(hydrocarbon) 물질로 매년 5억t톤 이상 발생하고 있으나 탄소와 수소의 결합이 매우 강해 활용이 어려웠다.

메탄가스를 상온에서 액화시키려면 높은 압력과 온도가 필요해 공정도 복잡하고 비용도 많이 소요됐다. 이번 연구는 메탄가스를 새로운 에너지원과 석유화학 산업의 원료로 사용할 수 있다는 가능성을 보여줬다는데 의의가 있다.

연구팀이 만든 생성물에 물을 더하면 메탄올을 만들 수 있고 다른 화합물과 반응시키면 플라스틱, 의약품, 의류 등의 화학제품의 원료로도 사용 가능하다.

또한 연구진이 규명한 화학 반응을 활용해 기후 변화의 주범으로 꼽히는 메탄가스도 제어할 수 있다. 다만, 촉매로 사용한 붕소와 이리듐 가격이 비싸 이를 대체할 유기금속촉매를 개발하는 것이 문제로 작용할 것으로 보인다.

이번 연구결과는 오는 25일 학술지 사이언스(Science)에 게재된다.

최소망 기자 somangchoi@