[이코노미 줌in] 제올라이트 신개념 촉매원리 규명

원자력硏 최용남·이희주 박사 … 석유·정밀화학산업 활용 기대

국내 연구진이 제올라이트와 수소 이온쌍의 장점을 함께 활용할 수 있는 신개념 촉매의 작용 원리를 밝혀 석유 및 정밀화학산업 분야 등에 활용될 것으로 기대된다.

한국원자력연구원(원장 김종경)은 중성자과학연구부 최용남, 이희주 박사가 서강대 윤병경 교수팀과 함께 연구용 원자로인 하나로의 중성자 회절실험을 통해 2나노미터 크기의 미량 백금 입자가 균일하게 입혀진 제올라이트의 미세한 구멍 안에 수소 이온쌍(H+, H-)이 형성되는 과정을 밝혀내고 수소화 반응의 촉매로 활용할 수 있는 작용 원리를 제시했다고 밝혔다.

연구결과는 응용화학 분야 세계 최고 권위를 인정받는 '앙게반테 케미' 온라인판 9월7일자에 실렸다.

제올라이트는 열을 가하면 흡착된 물이 증기로 배출돼 끓는(zeo) 돌(lite)이라는 뜻의 이름이 붙여진 광물로, 원유의 분해 및 정제 등 수소화 반응, 가수소 분해 반응 등의 촉매로 쓰인다.

중성자 회절실험은 중성자가 물질과 반응해 나타내는 회절 특성을 이용해 물질 내의 원자 배열 등 구조 정보를 파악할 수 있는 실험이다.

연구진은 백금-제올라이트 복합물질을 70℃ 이상에서 수소 열처리해 백금 나노입자에 의해 수소 분자가 분해돼 제올라이트의 미세한 구멍 안에 수소 양이온(H+)과 음이온(H-)이 이온쌍으로 형성된다는 것을 밝혀냈다.

이를 통해 석유화학산업 분야에서 원유의 정제 등에 사용되는 대표적인 화학반응인 수소화 반응의 촉매로 활용할 수 있는 작용 원리를 제시해 고성능 수소화 반응 촉매 개발 연구에 기여할 것으로 전망된다.

제올라이트는 촉매로 사용될 경우 반응 생성물의 분자 크기와 모양을 선택할 수 있는 능력이 탁월하고, 수소 이온쌍은 수소의 양이온과 음이온을 모두 매개로 사용하는 화학 반응에 효과적으로 활용할 수 있다.

최두선 기자