IBS, 메탄가스 새로운 촉매 화학반응 규명

국내 연구진이 촉매반응과 합성이 까다로운 메탄가스를 화학적으로 분해하는데 성공, 플라스틱 등 다양한 화학제품의 원료로 활용할 수 있는 실마리를 제시했다

기초과학연구원(이하 IBS) 분자활성 촉매반응 연구단은 25일 백무현 부연구단장 연구팀이 미국 연구진과 공동으로 전이금속인 이리듐을 활용한 붕소화 촉매반응을 개발했다고 밝혔다.

이를 통해 연구팀은 메탄가스의 탄소-수소 결합을 끊고, 화학반응을 활성화하는 과정을 이론과 실험을 통해 증명했다.

탄소·수소로만 이뤄진 탄화수소 물질 중 하나인 메탄가스는 매년 발생량이 늘고 있지만, 탄소-수소 결합이 매우 강해 활용이 어려운 단점이 있다.

상온에서 기체 상태인 메탄가스를 액화시키려면 높은 압력과 온도가 필요하고, 복잡한 공정이 필요하다보니 경제적 비용이 많이 소요되기 때문.

특히 메탄가스 운송 시 액화 중 에너지 밀도가 낮아져 활용도가 떨어지며, 이 때문에 원유 생산지에서 발생하는 메탄가스는 경제성이 없어 태우는 게 일반적이다.

이에 백 부단장은 계산 화학으로 화학반응에 필요한 정확한 촉매후보물질을 예측하고, 반응 메커니즘을 규명해 냈다.

또 기존 연구에서 탄소-수소 결합 활성화 반응 생산율은 2~3%에 머물러 불가능에 가까운 화학반응으로 간주됐지만, 연구팀은 탄소-수소 결합 활성화 생성물의 생산율을 52%까지 끌어올렸다.

규명된 화학 반응을 활용하면 이산화탄소와 함께 기후 변화의 주요 원인으로 꼽히는 메탄가스를 제어할 수 있어 온실가스를 크게 줄일 수 있다고 연구팀은 설명했다.

백 부단장은 "촉매반응으로 만든 탄소-수소 결합 활성화 생성물은 어떤 분자와 작용하느냐에 따라 다양하게 활용될 수 있다"고 밝혔다.

이번 연구결과는 세계적 학술지 '사이언스(Science, if=33.611)' 3월25일자에 게재됐다.

etouch84@news1.kr