우리 주변에 흔한 타이타늄(Ti) 촉매를 활용해 플라스틱, 의약품 원료로 사용되는 올레핀 합성에 성공했다. 석유화학산업 분야 주요 소재인 올레핀은 800도 고온으로 석유를 증기 분해해 제조하는 과정에서 매우 높은 열과 에너지가 투입되고 이산화탄소 등 온실가스가 발생하는 문제가 뒤따랐다.

타이타늄 촉매를 활용한 탈수소반응 메커니즘. 기초과학연구원 제공

기초과학연구원(IBS)은 분자활성 촉매반응 연구단 백무현 부연구단장과 마노즈 마네 연구위원이 계산화학을 통해 타이타늄을 최적의 촉매로 선택해 탄화수소의 수소를 선택적으로 없애는 탈수소반응을 구현했다고 29일 밝혔다. 이로써 종전 공정과 비교해 10분의 1 정도 낮은 온도(75도)에서 올레핀을 합성할 수 있게 됐다.

화학자들은 석유와 천연가스 등 탄화수소 화합물을 가공하거나 분해할 때 열과 에너지를 적게 사용하고, 환경오염이 덜한 화학반응을 구현하기 위해 다양한 촉매반응을 연구해왔다.

백 부단장은 "이리듐은 반응성이 크지만 값이 비싸고 구하기 어렵다. 반면 타이타늄은 저렴하고 구하기 쉬워 타이타늄 촉매의 반응성과 효율성을 높인다면 올레핀 합성공정의 비용이 줄어들 것"이라고 말했다.

이 연구 결과는 지난 27일 '국제학술지 네이처 케미스트리'에 실렸다.

오상준 기자