합성가스에서 디메틸에테르 직접생산 성공

국내 연구진이 다공성 산화 알루미늄을 이용한 혼성촉매를 개발해 이산화탄소(CO2) 자원화에 청신호가 켜졌다.

한국연구재단은 지난 8월 16일 성균관대 배종욱 교수 연구팀이 균일한 다공성 산화 알루미늄을 이용한 혼성촉매를 개발하고 CO2를 다량 함유한 합성가스에서 친환경 대체연료인 디메틸에테르를 직접 생산하는데 성공했다고 밝혔다.

디메틸에테르는 셰일가스 및 제철소에서 발생하는 부생가스로부터 생산할 수 있는 청정 액체연료로 최근 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 감소되는 단점이 있었다. 이는 알루미나의 표면에 담지 된 구리(수소화 반응에 이용되는 촉매)가 반응조건에서 소결(sintering)현상이 일어나 구리의 비표면적이 감소하기 때문이다.

이에 연구팀은 이를 보완하기 위해 균일한 메조세공을 가지는 알루미나를 제조, 구리를 세공 내에 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.

연구를 주관한 배종욱 교수는 “지구 온난화의 주범인 CO2를 전환할 수 있음은 물론 청정 대체에너지로 활용할 수 있는 디메틸에테르를 합성 할 수 있는 기술이 될 것”이라며 연구의 의미를 설명했다.