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UNIST "자연 모방 금속 결합 촉매로 유해 탄화수소 분해"망간 결합 물 촉매로 분해 성공…환경 보호·산업적 활용 기대
  • 윤승훈 기자
  • 승인 2024.07.10 11:27 ㅣ 수정 2024.07.10 11:27  
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자연을 모방한 금속 결합 촉매를 이용해 유해 물질인 탄화수소를 분해하는 기술을 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 개발했다.

10일 UNIST에 따르면 화학과 조재흥 교수팀은 화석 연료의 탄화수소를 금속인 망간과 결합한 물 촉매로 분해하는 데 성공했다.

이 방법은 기존보다 온화한 조건에서도 유해 물질을 처리할 수 있고, 복잡한 과정이나 높은 온도가 필요하지 않아 환경 보호에 유리한 게 장점이다.

연구팀은 자연계 금속 효소가 탄화수소를 산화시키는 능력을 모방해 새로운 촉매를 만들었다.

금속 효소란 효소 활성 부위에 금속을 가지고 있는 효소로, 주로 아연, 망간, 구리, 코발트, 철 등의 금속 이온이 관여한다.

연구팀은 산소와 수소로 구성된 하이드록소 리간드에 수소 이온을 첨가해 망간과 결합한 물 분자를 합성했다.

이 같은 방식은 기존보다 효율적이고 에너지를 덜 사용한다고 연구팀은 설명했다.

수소 이온이 첨가된 망간 촉매는 전자 이동 능력이 향상됐고, 산소-수소 결합 활성화 속도도 빨라졌다.

하이드록소 리간드를 물로 바꿔 망간의 환원 전위를 높였기 때문이다.

또 강한 탄소-수소 결합 물질도 낮은 온도에서 산화시켜 독성을 제거하는 등 물에 잘 녹지 않고 화학적으로 안정적인 방향족 탄화수소를 효과적으로 분해했다.

조재흥 교수는 "낮은 온도에서 망간과 두 개의 물이 결합한 촉매가 방향족 탄화수소와 반응한 첫 사례"라며 "망간의 환원 전위를 조절해 강한 탄소-수소 결합을 분해하는 높은 산화 능력을 증명했다"고 말했다.

그러면서 "산업적으로 중요한 금속 촉매 개발에 기여할 것"이라고 기대했다.

연구 결과는 화학 분야 국제 학술지인 '미국화학회지'(Journal of the American Chemical Society)에 6월 3일 자에 온라인으로 게재됐다.

연구는 한국연구재단 단계도약형 탄소중립기술개발사업, DACU 원천기술개발, 국가신약개발사업의 지원을 받았다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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