▲ 배종욱 교수팀은 상용 알루미나를 이용한 촉매가 비활성화가 나타나는 동안 안정한 활성이 나타남을 밝혔다..

국내 연구진이 다공성 산화 알루미늄을 이용한 혼성촉매를 개발해 이산화탄소(CO₂) 자원화에 기여할 전망이다.

한국연구재단은 성균관대 배종욱 교수팀이 균일한 다공성 산화 알루미늄을 이용한 혼성촉매를 개발, CO₂를 다량 함유한 합성가스에서 친환경 대체연료인 디메틸에테르를 직접 생산하는데 성공했다고 16일 밝혔다. 디메틸에테르는 셰일 가스 및 제철소에서 발생하는 부생가스로부터 생산할 수 있는 청정 액체연료로 석유 대체 자원 중 하나로 각광받고 있다.

배종욱 교수팀은 증발유도자기결합법(EISA)을 이용해 고온/고압의 반응조건에서도 안정된 다공성 산화 알루미늄 촉매를 개발, 나노구조의 촉매 합성기술 개발에 성공했다.

기존 알루미나를 이용한 혼성 촉매의 경우 반응 시간이 지남에 따라 반응 활성이 크게 떨어지는데 이는 알루미나의 표면에 담지 된 구리(수소화 반응에 이용되는 촉매)가 반응조건에서 소결(sintering)현상이 일어나 구리의 비표면적이 감소하기 때문이다. 연구진은 이를 보완하기 위해 균일한 메조세공을 가지는 알루미나를 제조, 구리를 세공내에 고정시키는 방법을 통해 소결현상을 완화시킴으로써 구리의 안정성을 대폭 상승시켜 전체적인 촉매의 안정성을 크게 향상시켰다.

연구진이 상용 알루미나를 이용한 촉매와의 40시간동안의 활성을 비교해본 결과, 상용 알루미나를 이용한 촉매의 경우 급격한 비활성화가 10시간이 지난 후부터 나타났지만 연구진이 개발한 촉매의 경우 40시간동안 안정된 활성을 보여주었으며 전환율 또한 더 높은 것으로 밝혀졌다.

이에 따라 나노구조 촉매의 장기 안정성을 대폭적으로 향상시키는 결과를 가져오게 돼 마이크로 반응기 활용에 적합한 촉매 재료로 활용할 수 있으며, 이로 인해 더 높은 생산성을 얻을 수 있을 것으로 기대되고 있다.

배종욱 교수는 “지구 온난화의 주범인 CO₂ 를 전환할 수 있음과 동시에 청정 대체에너지로 활용할 수 있는 디메틸에테르를 합성 할 수 있는 기술이 될 것”이라며 연구의 의미를 설명했다.

한편 이번 연구성과는 교육부 이공학개인기초연구지원사업 및 미래창조과학부 C1 가스 리파이너리 사업의 지원을 받았으며 화학 분야 세계적 학술지 에이시에스 카탈리시스 저널(ACS Catalysis)에 7월19일 온라인판에 게재됐다.