햇빛과 산소로 자동차 내장재·화장품 원료 친환경적으로 만든다

UNIST 연구진

왼쪽부터 고묘화 연구원, 곽자훈 교수, 장지욱 교수. UNIST 제공.

햇빛과 산소를 이용해 자동차 내장재나 화장품 원료를 합성할 수 있는 촉매 기술이 개발됐다. 

울산과학기술원(UNIST)은 곽자훈·장지욱 에너지화학공학과 교수와 주상훈 화학과 교수 연구팀이 고부가가치 석유화학 원료인 산화프로필렌을 합성하는 ‘3종 촉매 융합 시스템’을 개발했다고 9일 밝혔다. 3종류의 촉매가 연속적으로 반응해 프로필렌을 산화하도록 설계된 시스템이다. 

산화프로필렌은 자동차 내장재 등에 쓰이는 폴리우레탄의 폴리올, 화장품이나 의약품 원료인 프로필렌글리콜의 기초 원료다. 원유 정제시 나프타에서 나오는 프로필렌을 산화시켜 만든다. 

기존에 프로필렌을 산화시키는 화학공정은 유해물질을 다량 배출하는 문제가 있었다. 프로필렌을 산소와 반응시키기 위해 유해물질인 염소를 썼기 때문이다. 최근 환경 규제가 강화되며 염소 대신 과산화수소를 산화제로 쓰는 공법이 상용화됐지만 과산화수소 생산 공정 자체는 여전히 친환경적이지 않다는 문제가 있다. 

연구진이 개발한 기술은 유해물질 배출 없이 태양광 에너지와 산소만으로 산화프로필렌을 만들 수 있는 게 장점이다. 과한솨수소 공정도 친환경적으로 만들 수 있다. 실시간으로 과산화수소 공급이 가능해 생산 시스템을 단순화할 수 있다. 

연구진은 3종류 촉매의 반응을 정교하게 제어하는 기술을 활용했다. 시스템 내의 광촉매를 이용해 물 속에서 햇빛을 받아 전자를 생산하고 이 전자를 이용해 전기화학 촉매로 산소를 환원시켜 과산화수소를 만들었다. 과산화수소가 불균일촉매의 도움을 받아 프로필렌과 반응하면 산화프로필렌이 합성된다. 

연구진은 “추가 에너지와 값비싼 화합물 없이 태양광으로 작동하는 산화프로필렌 합성 시스템을 처음으로 선보인 것”이라며 “산업적으로도 파급력이 클 것”이라고 기대했다.

[김민수 기자 reborn@donga.com]