고효율 ‘벌집모양’ 제올라이트 개발

(아주경제 권석림 기자) 촉매로서의 효율 등 성능이 크게 개선된 새로운 구조의 제올라이트(zeolite)를 국내 연구진이 세계에서 처음 개발했다.

이미 엑손 모빌, 쉐브론, UOP 등 미국 대형 석유화학업체들과 상용화 방안까지 논의중이다.

교육과학기술부는 유룡 한국과학기술원(KAIST) 화학과 교수 연구팀이 벌집 모양으로 큰 구멍(메조 나노기공)과 작은 구멍(마이크로 나노기공)이 규칙적으로 배열된 제올라이트를 만드는데 성공했다고 15일 밝혔다.

제올라이트는 지구상에 풍부한 실리카(모래 주성분)와 알루미늄으로 이뤄진 결정형 광물를 말한다.

제올라이트의 결정 내부에는 작은 분자들이 드나들수 있는 지름 1나노미터(㎚;10억분의 1ｍ)이하 크기의 수많은 구멍이 존재한다.

제올라이트의 유용성은 이 특징적 구멍 덕분인데, 구멍 크기에 맞는 작은 분자를 선택적으로 끌어들여 붙잡아둠으로써 ‘분자체(분자를 거르는 체)’ 역할을 한다.

결정 구조 안에 양이온을 갖고 있어 다른 양이온과 자유롭게 교환한다.

이같은 선택적 흡착력과 이온 교환 성질 때문에 특정 물질의 제거·농축·회수 등을 위한 촉매로 주로 사용된다.

석유화학 등 화학 산업 전체에서 사용되는 고체 촉매 물질 가운데 제올라이트가 무려 40% 정도를 차지하고 있다.

연구팀은 계면활성제 설계시 형태나 길이 등을 바꾸면 합성되는 제올라이트의 구멍 크기를 조절할 수 있다는 사실도 확인했다

이 연구 성과는 세계 최고 권위의 과학저널 ‘사이언스(Sience)’ 7월호에 실렸다.