지구온난화 주범 `매연`으로 가솔린·디젤 등 청정연료 만든다

제철소 굴뚝에서 나오는 매연을 효과적으로 가솔린이나 디젤 등의 청정 액체연료로 만드는 기술이 나왔다.
29일 한국연구재단은 배종욱 성균관대 교수 연구팀이 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2) 등을 다량으로 포함한 '합성가스'를 청정 액체연료의 재료인 '탄화수소'로 효율적으로 바꾸는 촉매를 개발했다고 밝혔다. 합성가스는 제철산업의 주요 부산물이다.
연구팀은 철에 지르코늄 금속산화물을 혼합하는 방식으로 새 촉매를 개발했다. 지구온난화의 주범인 합성가스를 효과적으로 줄이는 동시에, 고부가 가치의 청정 연료유를 만드는 대체 자원을 마련하려는 의도에서 출발한 연구다. 기체인 합성가스를 가지고 액체인 탄화수소를 만드는 '피셔-트로쉬 합성반응'을 촉진시키려면 촉매가 필요하다. 그런데 기존의 철 촉매는 열이 가해지면 안정성이 떨어지고, 작은 철 입자들이 응집해 크기가 자라면서 반응이 느려지는 문제가 있었다. 고온·고압의 환경에서 입자가 커지는 소결현상이 발생해 촉매가 반응할 수 있는 활성점이 줄어들었기 때문이다.
이에 반해 지르코늄 금속산화물을 첨가한 촉매는 고온·고압에서도 안정성이 높아 이 같은 문제점을 해결하고 입자 반응을 빠르게 하는 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 철-지르코늄 촉매는 철 소결현상을 완화시켜 처음부터 반응이 더뎌지는 기존 촉매와 달리 60시간이 넘게 안정된 반응올 보였다.
배 교수는 "이번 연구성과는 지구 온난화와 환경오염의 주범인 일산화탄소와 이산화탄소를 액체연료로 쉽게 전환할 수 있게 한다는 것"이라며"앞으로는 지르코늄 외에도 제올라이트 등을 섞은 촉매를 만들어 가솔린과 디젤 등 고부가 가치의 에너지 자원을 대체 자원으로부터 직접 제조할 수 있는 기술을 개발할 것"이라고 설명했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단의 C1 가스리파이너리 사업과 교육부·한국연구재단의 기본연구 사업 지원으로 수행됐다. 화학 분야 국제학술지인 에이시에스 카탈리시스(ACS Catalysis) 7월 27일자 논문으로 게재됐다.
[김윤진 기자]