전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
경제 과학기술

속보

더보기

에너지기술연, 메탄을 고부가가치 석유화학 원료로 전환하는 촉매기술 개발

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

질소도핑 기술로 산화반응 억제 및 에틸렌 선택도 극대화

[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 국내 연구진이 2050 탄소중립을 위해 온실가스인 메탄을 고부가가치 석유화학 원요로 전환하는 촉매원천기술을 개발하는 데 성공했다.

한국에너지기술연구원은 에너지소재연구실 김희연 박사 연구팀이 메탄을 원료로 사용해 석유화학의 '쌀'로 불리는 에틸렌의 수율을 극대화 할 수 있는 새로운 '질소 도핑' 기술이 적용된 촉매를 개발했다고 10일 밝혔다.

메탄직접전환용 텅스텐계 촉매 모델촉매(사진 왼쪽), 질소가 도핑된 촉매(사진 오른쪽) [자료=한국에너지기술연구원] 2021.06.10 biggerthanseoul@newspim.com

메탄으로부터 부분산화 된 일산화탄소를 생산해 다양한 고부가 화학제품을 생산하는 간접전환기술은 오래전에 상용화됐지만, 높은 에너지가 필요하고 효율이 낮다는 단점이 있다. 이와 달리 촉매반응을 통해 메탄과 산소가 직접 에틸렌과 에탄으로 전환되는 직접전환기술은 공정이 단순하지만 지금까지 촉매반응 경로가 명확히 규명되지 않았고 최적의 촉매구조나 조성이 제시된 바 없다.

메탄의 직접전환을 위해 현재까지 개발된 촉매로는 실리카에 담지된 Mn-NaW 계열의 촉매가 가장 성능과 내구성이 우수한 것으로 알려져 있다. 다만, 에틸렌과 같은 유용한 화합물로의 전환율을 높이고 경제성 있는 수율을 얻기 위해서는 촉매 성능의 추가적 개선이 요구되고 있다.

연구팀은 반응물인 메탄의 전환율을 향상시키고 부반응인 산화반응을 억제하기 위한 방법으로 텅스텐 계열의 촉매에 간단한 방법으로 질소 성분을 도핑하는 기술을 개발했다. 촉매 제조 과정 중 일정 농도의 피리딘 용액을 촉매 표면에 함침시키는 과정만으로 질소 성분을 도핑했다.

도핑된 질소 성분은 800℃ 이상의 고온에서도 장시간 안정적으로 유지되는 것이 확인됐다. 부반응인 메탄의 산화로 인한 높은 반응열과 열화점(hot spot)으로 인한 촉매 비활성화를 억제하는 동시에 생성물인 C2 화합물(에탄, 에틸렌)의 선택도 역시 향상된다는 것도 입증됐다.

연구진은 실리카 표면에 담지된 텅스텐 촉매에 질소를 도핑하는 경우, 질소 성분이 텅스텐 옥소 복합체에 흡착된 메틸라디칼(CH3*)을 안정화하며, 결과적으로 부반응물인 탄소산화물(COx)에 비해 생성물인 C2 화합물의 수율을 증가시킨다는 사실도 시험을 통해 확인했다.

연구진이 개발한 질소 도핑 기술은 별도의 장치나 공정이 필요 없이, 단순히 피리딘 용액을 촉매 표면에 도핑하는 것만으로 다양한 농도의 질소를 도핑할 수 있다. 이같은 기술은 촉매 표면의 산·염기성을 조절하거나 지지체·촉매 입자간의 결합력 제어, 전자 소자의 전기적·전자적 성질의 제어 등에 다양하게 적용할 수 있다. 이 기술은 국내에서는 특허 등록이 완료됐고 미국에서는 특허 출원된 상태다.

김희연 박사는 "탄소중립2050과 관련된 연구는 이미 수십 년 전부터 국내외에서 다양하게 수행돼 왔다"며 "기존 연구를 통해 보유한 촉매원천기술의 기술 수준을 높여 상용 공정에 적용할 수 있도록 완성도를 높이는 것이 중요하다"고 강조했ㅆ다.

이번 연구 결과는 환경분야에서 저명한 국제학술지인 '어플라이드 카탈리시스 비 인바이론먼털(Applied Catalysis B: Environmental / IF 16.683 / Elsevier)'에 지난 19일자(온라인) 게재됐다.

biggerthanseoul@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
신임 국가수사본부장에 홍석기 [서울=뉴스핌] 김미경 기자 = 경찰 수사를 총괄하는 제4대 국가수사본부장에 홍석기 본청 수사국장(치안감)이 치안정감으로 승진 임명됐다. 경찰청은 3일 4대 국가수사본부장에 홍 국장이 취임한다고 2일 밝혔다. 홍 신임 본부장은 충청남도경찰청 공공안전부장, 충청북도경찰청 청주흥덕경찰서장, 경찰청 사이버수사심의관, 경찰청 교통기획과장 등을 지냈다. 홍 본부장은 3일 취임식을 갖고 업무를 시작할 예정이다. 국가수사본부 [사진= 뉴스핌DB] the13ook@newspim.com 2026-07-02 22:55
사진
[히든스테이지] 정다운·윤준 무대 [서울=뉴스핌] 김용석 선임기자 = 올해 4회째를 맞은 싱어송라이터 경연 대회 '히든 스테이지' 본선 두 번째 주자에 정다운과 윤준이 나선다. 싱어송라이터 정다운. [사진= 히든스테이지 사무국] 정다운은 히든스테이지 지원 동기에 대해 "최근 군 제대 후 히든스테이지라는 기회를 알게 됐다. 기성곡 커버가 대부분인 다른 경연 프로그램과는 다르게 싱어송라이터를 위한 무대이기 때문"이라고 말했다. 윤준 역시 "우연히 인스타그램 광고를 통해 히든스테이지를 알게 됐다"며 "인디 싱어송라이터에게는 너무나 좋은 기회이자 발판이라고 생각하여 지원하게 됐다"고 밝혔다. 싱어송라이터 윤준. [사진= 히든스테이지 사무국] 정다운과 윤준은 신직선과 김은선 밴드 이후로 본선에 나서는 두번째 주자다. 두 싱어송라이터의 무대는 40만 구독자를 보유한 유튜브 채널 '뉴스핌TV'를 3일 오후 4시 공개된다. 본선 진출 20팀은 여성 솔로 11명, 남성 솔로 5명, 남성 팀 2팀, 혼성 팀 2팀이다. 여성 참가자로는 보리(25)·김나라(27)·박희수(32)·혼즈(32)·변미리(26)·오아(30)·신직선(36)·도이주(20)·마린(28)·채수빈(27)·박지은(23) 등 11명이다. 남성 개인 부문에서는 정상호(정점·28)·최혁준(심각한 개구리·33)·윤준(27)·윤태경(34)·정다운(25)이 본선에 올랐다. 팀 부문에는 남성 팀 구구(26)·블낫블(23)과 혼성 팀 김은찬밴드(23)·Che!vee(28)가 참가한다. 경연 영상은 매주 금요일 2팀씩 10주에 걸쳐 순차 공개되며, 8월 28일 마지막 영상이 업로드된다. 이후 9월 10일부터 14일까지 심사위원단 2차 본선 심사가 진행되고, 9월 25일 결승 진출 톱 10이 발표된다. 시상 규모는 총 1200만 원이다. 문화체육관광부 장관상인 대상(500만 원)을 비롯해 한국콘텐츠진흥원장상 최우수상(300만 원)·우수상(200만 원)·루키상(200만 원) 등이 수여된다. '히든 스테이지'는 종합뉴스통신사 뉴스핌과 감엔터테인먼트가 주최하며, 문화체육관광부·한국콘텐츠진흥원이 후원한다. fineview@newspim.com 2026-07-03 05:56
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동