유룡 KAIST 교수, '제올라이트' 촉매물질 합성

유룡 한국과학기술원(KAIST) 화학과 교수가 세계 최초로 2나노미터(nm) 두께의 나노판상형 '제올라이트' 촉매 물질 합성에 성공했다.

교육과학기술부(장관 안병만)는 유룡 교수팀이 특수한 '계면활성제' 분자와 '실리카'를 조립하는 새로운 방법으로 나노판상형 '제올라이트' 물질을 합성하는 데 성공했다고 10일 밝혔다.

이번 연구는 교과부와 한국연구재단(이사장 박찬모)이 추진하는 '국가과학자지원사업'의 지원을 받아 수행됐으며 세계적 권위의 과학저널 '네이처' 10일자에 게재됐다. 특히 네이처는 연구의 중요성을 인정해 유 교수와의 인터뷰 기사도 게재했다.

유 교수가 이번에 합성에 성공한 '제올라이트'는 2nm로, 제올라이트 물질에 대해 이론적으로 예상할 수 있는 최소 두께인 것으로 알려졌다. 또한 얇은 두께임에도 불구하고 섭씨 700도의 고온에서도 높은 안정성을 나타냈다.

연구팀에 따르면 '제올라이트'는 모래의 주성분인 '실리카'와 알루미늄으로 구성된 결정성 광물로, 결정 내부에 작은 분자들이 드나들 수 있는 무수한 나노 세공이 규칙적으로 뚫려있다.

연구팀 관계자는 "이 나노 세공들은 반응 대상 분자가 드나들 때 촉매 작용을 일으킨다"며 "이같은 성질 때문에 제올라이트는 가솔린 생산과 각종 석유화학산업 전반에서 가장 널리 사용되고 있는 촉매물질"이라고 설명했다. 촉매로서의 기능을 향상시키면 엄청난 경제적 부가 가치가 생긴다는 것이다.

유 교수는 "이번 연구에서 얻은 극미세 두께의 제올라이트 물질은 분자가 얇은 층을 뚫고 쉽게 확산될 수 있기 때문에 석유화학공정에서 중질유 성분처럼 부피가 큰 분자를 반응시키는 촉매로 사용될 수 있다"며 "특히 이 제올라이트 촉매는 메탄올을 가솔린으로 전환시키는 화학공정에서 기존의 제올라이트 촉매에 비해 수명이 5배 이상 길다"고 말했다. 해당 공정에서 촉매 교체 주기를 연장시킬 수 있기 때문에 경제효과가 매우 높다는 설명이다.

연구팀은 이번 연구결과가 향후 대체에너지 개발과 녹색성장에 적합한 친환경 고성능 촉매 연구에 직접적으로 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr