환경기술특허연구회

촉매는 자신은 변하지 않으면서 다른 물질의 화학반응을 빠르게 하거나 늦추는 역할을 하는 물질이다. 화학반응이 일어나기 위해서는 최소한의 에너지가 필요한데, 정촉매는 이 에너지를 감소시켜 반응속도를 빠르게 해주고 부촉매는 활성화 에너지를 증가시켜 반응속도를 느리게 한다. 

우리가 접하는 생활용품의 대부분이 촉매를 사용한 화학공정으로 제작된다. 최근에는 환경 문제로 인해 오염물질을 최소화하고 에너지를 절약할 수 있는 화학공정의 필요성이 대두됐고 그 역할을 해주는 마법의 물질 역시 촉매임이 밝혀졌다. 화학공정에 반응효율이 높은 촉매를 사용하면 그만큼 에너지 사용을 줄일 수 있고, 배출되는 환경오염의 양도 감소하기 때문이다. 이렇게 촉매를 이용해 원하는 생성물을 좀 더 쉽게 확보할 수 있는 환경친화적인 화학공정기술이 개발되고 있다. 일례로 한국화학연구원에서 개발한 ‘촉매 이용 나프타분해 공정기술’은 기존보다 20% 이상 에너지 및 이산화탄소 발생량을 저감 할 수 있다. 나프타 분해공정은 원유를 정제할 때 나오는 나프타를 분해해 에틸렌, 프로필렌 등 기초 석유화학제품을 생산하는 가장 대표적인 석유화학공정으로 그동안에는 850도 이상의 고온에서 나프타를 분해해왔다.
 

세계최초 촉매 이용 나프타 분해 공정 데모플랜트.[제공=한국화학연구원]

하지만 화학연구원이 개발한 공정은 기존 열분해 기술과는 달리 촉매를 활용, 기존 공정보다 150도 낮은 700도에서 나프타를 분해할 수 있어 에너지 소비는 낮추고 이산화탄소 배출량을 줄였다.  

이외에도 촉매를 활용한 환경친화적인 석유화학공정은 다양하다. 나프타보다 저렴한 석탄, 천연가스, 바이오매스 등의 물질을 에탄올, 메탄올 등의 알코올로 전환시켜 촉매와 공정기술을 결합해 석유화학제품을 생산하는 연구도 진행 중이다. 또 천연가스로부터 디젤, 가솔린과 같은 합성석유를 제조하는 신개념 촉매도 개발돼 한정된 탄소자원을 효율적으로 활용할 수 있는 길이 열렸다. 이외에도 국내연구진이 폐기물에서 수소를 생산하면서 유독물질을 배출하지 않는 친환경 촉매를 개발하는 등 촉매와 관련된 화학기술은 진화를 거듭하고 있다. 특히 환경호르몬 물질을 없앤 촉매, 바이오촉매 등 촉매자체를 환경친화적으로 제조하는 기술도 개발되고 있어 눈길을 끈다. 

[헤럴드경제=구본혁 기자]