(기술 개발한 KAIST 연구팀)

 

한국화학연구원은 황영규·김지훈·오경렬 박사 연구팀이 외부에서 수소를 공급할 필요 없이 자일로스로부터 자일리톨·자일론산 등 화학원료를 생산할 수 있는 기술을 개발했다고 29일 밝혔습니다.

옥수수 심지, 자작나무 껍질 등 바이오매스로부터 추출한 '자일로스'라는 당분은 여러 화학제품의 중간 원료로 쓰입니다.

자일리톨은 설탕 대체용 감미료와 바이오플라스틱에, 자일론산은 의약품 등에 광범위하게 쓸 수 있습니다.

다만 기존 자일로스 기반 공정은 일반적으로 고온·고압 조건에서 외부에서 수소나 산소를 투입해야 해 에너지 소모가 크다는 한계가 있습니다.

연구팀은 지르코니아 지지체에 백금 나노입자를 고르게 분산시킨 촉매를 이용해 상온·상압에서 자일로스를 동시에 산화·환원시켜 각각 자일론산과 자일리톨을 생산할 수 있는 '전이 수소화 기반 일괄반응' 기술을 개발했습니다.

자일로스 탈수소 반응의 부산물인 수소를 100% 재활용하기 때문에 외부에서 수소를 투입할 필요가 없습니다.

반응 후 혼합된 상태의 자일론산·자일리톨·염기를 '양극성분리막 전기투석'(BMED) 공정을 이용해 한 번에 분리하고, 90% 이상 회수된 염기는 반응에 재사용해 에너지 소비를 절반 수준으로 줄일 수 있습니다.

신규 촉매를 사용한 공정은 시간당 자일리톨·자일론산 37.5ｇ/L를 생산할 수 있습니다.

기존 열촉매나 광촉매, 바이오촉매보다 적게는 1.5 배에서, 많게는 6배 빠른 속도입니다.

황영규 화학연 센터장은 "이번에 개발한 상온 바이오매스 전환 촉매 기술이 국내 미이용 바이오매스·폐플라스틱 활용 연구 활성화에 기여할 것"이라고 기대했습니다.


TJB 대전방송(사진 연합뉴스)