중성자로 제올라이트 내 신개념 촉매 원리 규명
석유화학·정밀화학 산업 등 고성능 수소화 반응 촉매연구 활용 기대
국내 연구진이 석유 및 정밀화학 산업 분야 등에 활용할 수 있는 신개념 촉매의 형성과 작용 원리를 밝히는 데 성공해 관련업계의 주목을 받고 있다. 10월 6일 한국원자력연구원이 밝힌 내용에 따르면, 원자력연구원(원장 김종경) 중성자과학연구부 최용남·이희주 박사는 서강대학교 윤경병 교수팀과 함께 2㎚(나노미터)크기의 미량 백금입자가 균일하게 입혀진 제올라이트의 세공(미세한 구멍)안에 수소 이온쌍(H+, H-)이 형성되는 과정을 연구용 원자로 하나로(HANARO)의 중성자 회절실험을 통해 밝혀내고, 수소화 반응의 촉매로 활용할 수 있는 작용원리를 제시했다. 이 연구결과는 응용화학분야의 세계 최고권위지‘ 앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)’ 온라인판 9월 7일 자에 게재됐다.

제올라이트와 수소이온쌍의 장점 함께 활용
최용남·이희주 박사 연구팀은 백금과 제올라이트 복합물질을 70℃이상에서 수소 열처리함으로써 백금 나노 입자에 의해 수소분자가 분해되고, 제올라이트의 미세한 구멍 안에 수소 양이온(H+)과 음이온(H-)이 이온쌍으로 형성된다는 것을 밝혀냈다.  또한, 이를 석유화학산업 분야에서 원유의 정제 등에 사용되는 대표적인 화학반응인 수소화 반응의 촉매로 활용할 수 있는 작용 원리를 제시했다. 이번 연구결과는 제올라이트와 수소이온쌍의 장점을 함께 활용할 수 있는 신개념 촉매의 작용원리를 밝힌 것으로,  향후 고성능 수소화 반응 촉매개발연구에 기여할 수 있을 것으로 전망된다.  제올라이트는 촉매로 사용될 경우,  반응 생성물의 분자크기와 모양을 선택할 수 있는 능력이 탁월하다.  따라서 수소 이온쌍은 수소의 양이온과 음이온을 모두 매개로 사용하는 화학 반응에 효과적으로 활용할 수 있다.  제올라이트 내 수소이온쌍 촉매는 이런 장점과 함께, 사용 중 촉매 활성이 줄어들면 간단한 열처리 공정을 통해 손쉽게 재활용이 가능해 경제성과 친환경성 또한 우수할 것으로 기대되고 있다.  최용남 박사는 “이번 연구결과를 바탕으로 현재 저가의 아세톤을 고부가가치의 이소프로판올로 변환시키는 수소매개 화학반응 촉매연구를 진행하고 있다” 며 “앞으로 관련 연구를 확대해 나갈 것”이라고 밝혔다.