UNIST 에너지화학공학과 곽자훈·장지욱 교수, 화학과 주상훈 교수 연구팀은 고부가가치 원료인 산화프로필렌을 친환경적으로 생산하는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

산화프로필렌은 원유 정제물인 나프타에서 나온 프로필렌을 산화시켜 만든다. 합성섬유(스판덱스 등), 자동차 시트, 단열재 등에 널리 쓰이는 폴리우레탄 생산에 사용된다. 보습제 등 화장품, 의약품 원료인 ‘프로필렌글리콜’ 제작에도 쓰인다.

보통 산화프로필렌은 유해물질인 염소를 사용해 생산했다. 프로필렌과 하이포아염소산을 섞은 클로로하이드린에 수산화칼슘을 반응시켜 얻었다. 이는 환경오염 문제 때문에 폐기되는 추세다. 최근엔 염소 대신 과산화수소를 산화제로 쓰는 공법 ‘HPPO’를 주로 사용한다. 그런데 이 공법 역시 과산화수소 제작 과정이 복잡하고 비싸다는 문제가 있다.

연구팀은 3단계 촉매 반응을 이용해 산화프로필렌을 친환경적으로 얻는 시스템을 고안했다. 먼저 광촉매 A가 물속에서 햇빛을 받아 전자를 생산한다. 촉매 B는 이 전자를 받아 산소를 환원시켜 과산화수소를 만든다. 이 과산화수소는 촉매 C의 도움으로 프로필렌과 반응해 산화프로필렌을 생산한다. 촉매 A는 비스무스 바나데이트, B는 코발트와 탄소나노튜브, C는 티타늄 등을 이용해 제작했다.

연구팀 관계자는 “풍부하고 값싼 산소를 사용해 산화프로필렌을 합성하는 신기술”이라며 “이번 연구를 통해 산화프로필렌뿐 아니라 다양한 화합물을 친환경적으로 생산할 수 있는 ‘광전기화학’ 기술의 잠재력을 입증했다”고 말했다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원한 이번 연구 성과는 학술지 ‘네이처 카탈리시스’ 표지 논문으로 선정됐다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com