한기대 김태용 교수·서울대·생기원 '고효율 촉매기술' 개발

한기대 김태용 교수.

한국기술교육대학교(총장 유길상)는 에너지신소재화학공학부 김태용 교수 연구팀이 서울대학교, 한국생산기술연구원과 함께 5-하이드록시메틸푸르푸랄(5-HMF, 이하 HMF)을 더 쉽고 안정적으로 생산할 수 있는 촉매 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

HMF는 연평균 9.5% 성장해 2033년에는 25억 달러를 넘어설 것으로 전망되는 바이오 기반 화합물로, HMF는 과당이나 포도당과 같은 6탄당 물질에 촉매를 사용해 제조하지만, 촉매의 공정 안정성 문제와 강산 사용에 따른 환경 부담이 있다.

과당은 산성 촉매를 사용하면 쉽게 HMF로 바뀌지만 반응 중 국소적으로 온도가 급격히 오르고, 생성된 부산물이 촉매 표면을 막아 성능이 떨어지고, 포도당은 반응성이 낮아 강한 산성 촉매를 써야 하는데 반응 중 강산이 생성돼 장비를 부식시키고 촉매 회수도 어려워 폐촉매 및 폐수를 처리해야 하는 문제가 있다.

연구팀은 강한 산성 물질을 사용하지 않고도 포도당을 HMF로 전환시킬 수 있는 친환경 촉매를 개발, 장비 부식과 촉매 재사용 문제를 동시에 해결했다.

개발된 촉매는 반응 중 액상 상태로 균일하게 퍼져 포도당과 잘 섞이며, 기존 촉매보다 약 20% 높은 83.8% 수율로 HMF 전환이 가능하다.

김태용 교수는 "장시간 연속 공정에서도 환경친화적으로 높은 HMF 수율과 촉매 재사용이 가능하다는 점에서 실용적으로 큰 의미가 있다"며 "새로운 반응 메커니즘을 실험과 계산과학을 활용해 입증하였다는 측면에서 학문적으로도 중요한 성과다"고 했다.


천안=하재원 기자