화학연, 백금·주석 결합 촉매 설계…설비·운영 비용 획기적 절감
(대전＝연합뉴스) 김준호 기자 = 한국화학연구원은 황영규·오경렬·김지훈 박사 연구팀이 특수 촉매 시스템을 통해 포도당으로부터 세제·의약품 등 원료인 '글루콘산'과 감미료·화장품 원료인 '소르비톨'을 동시에 생산하는 촉매 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.
현재 글루콘산과 소르비톨은 전 세계적으로 연간 수백만t이 생산되는 필수 화학소재지만, 기존 공정은 포도당으로부터 두 제품을 각각 따로 만들어야 했다.
연구팀은 포도당 내부 수소를 재활용해 포도당이 글루콘산으로 변할 때 발생하는 수소를 바로 옆 다른 포도당에 전달해 소르비톨로 변환시키는 데 성공했다.
이 공정의 핵심은 백금(Pt)과 주석(Sn)을 결합한 특수 촉매에 있다고 연구팀은 설명했다.
연구팀은 백금과 주석을 각각 3대 1의 최적 비율로 섞어 촉매를 설계했다. 백금만 사용하면 반응이 너무 강해 수소가 배출되지만, 여기에 주석을 더하면 반응 속도를 정교하게 조절할 수 있다.
실험 결과, 포도당 100분자를 넣으면 글루콘산 50분자와 소르비톨 50분자가 정확하게 만들어지는 결과를 확인했다.
고농도 포도당을 원료로 사용해 하루에 1리터(L)당 1.5㎏ 이상의 제품을 생산할 수 있는데, 이는 기존 고온·고압 공정과 비교해도 손색없는 수준이다.
연구팀은 전기적인 힘으로 물질을 걸러내는 기술을 통해 순도 98.5% 이상의 깨끗한 제품을 얻는 데 성공했다. 분리 공정에 드는 전기료는 제품 1㎏당 약 150원 수준에 불과해 경제성이 매우 높다.
이 기술을 확장해 포도당뿐만 아니라 나무에서 나오는 성분인 '자일로스'를 넣으면 무설탕 껌의 원료인 '자일리톨'을 만들 수 있는 등 다양한 식물 자원인 바이오매스에 그대로 적용할 수 있다.
황영규 박사는 "버려지는 것 없이 모든 자원을 효율적으로 활용하는 순환형 화학 공정의 모델을 제시한 것"이라며 "석유가 아닌 식물 자원으로 화학제품을 만들면서도 탄소 배출이 획기적으로 감축된 이 기술이 향후 우리 화학 산업의 경쟁력을 높이는 데 기여할 것"이라고 말했다.
kjunho@yna.co.kr
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