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환경오염 주범 이산화탄소 붙잡아 바로 의약품 재료로 재탄생시킨다

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2017년 03월 15일 18:00 프린트하기

Pixabay 제공

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환경오염 저감과 경제적 이득 창출의 두 가지 효과를 동시에 얻을 수 있는 ‘일석이조’ 기술이 나왔다. 국내 연구진이 지구온난화의 원인인 이산화탄소를 포획하는 동시에 바로 의약품에 사용할 수 있는 고부가가치 원료로 바꾸는 기술을 개발했기 때문이다.

 

김동표 포항공대 화학공학과 교수팀은 기체와 액체의 계면(경계)에서 물질의 확산이 빨라지는 원리를 이용해 효과적으로 이산화탄소를 포획하는 ‘계면 촉매 반응 플랫폼’을 개발했다고 15일 밝혔다.

 

 

굴뚝에서 나온 혼합기체는 플랫폼의 통로를 지나가며 나노 구조체의 위와 아래로 서로 나뉘어서 흘러간다. 실리콘 나노선을 원추형으로 만들고 그 위에 촉매를 고정한 형태의 구조체에서 혼합기체 속 이산화탄소가 포집되는 동시에 유용한 원료로 전환된다. - 네이처 커뮤니케이션 제공
굴뚝에서 나온 혼합기체는 플랫폼의 통로를 지나가며 나노 구조체의 위와 아래로 서로 나뉘어서 흘러간다. 실리콘 나노선을 원추형으로 만들고 그 위에 촉매를 고정한 형태의 구조체에서 혼합기체 속 이산화탄소가 포집되는 동시에 유용한 원료로 전환된다. - 네이처 커뮤니케이션 제공

화학발전소나 공장의 굴뚝에서 이산화탄소는 기체 상태의 용액인 ‘혼합기체’ 상태로 배출된다. 연구진이 개발한 플랫폼은 이 혼합기체가 지나가는 통로에 나노 구조체를 배치한 구조다.

 

연구진은 실리콘 나노선을 원추 모양으로 세운 구조체를 만든 뒤 그 위에 촉매를 고정했다. 기름과 물을 강하게 분리시키는 실리콘 나노선의 특성 때문에 비교적 친수성(親水性)인 이산화탄소는 구조체의 아래쪽 틈새로, 친유성(親油性)인 아민계열 액체 물질은 위쪽으로 서로 분리돼 흘러가게 된다.

 

기체와 액체가 맞닿은 계면에서 생긴 흐름 때문에 통로 내부는 물질이 더 잘 전달되는 상태가 된다. 이때 고정해 놓은 촉매가 이산화탄소를 포집하는 용매이자, 화학 변화를 유발하는 촉매 역할을 하면서 기존보다 높은 효율로 포집이 진행되고, 그 즉시 원료물질로 전환된다.

 

연구진은 이산화탄소를 포함한 천연가스를 플랫폼에 주입하는 실험 결과, 천연가스 중 11%의 이산화탄소를 포집하는 데 성공했다. 이 플랫폼의 대기압, 상온 상태의 반응수율은 81~97% 수준에 이르렀다. 100만큼 이산화탄소를 포획했다면 81~97만큼의 원료물질을 합성할 수 있다는 의미다.

 

실제로 이 실험에서 연구진은 세균을 죽이는데 사용하는 물질인 ‘옥사졸리디논’과 교감신경계 작용약물 ‘키나졸린’등을 합성했다.

 

김 교수는 “이산화탄소를 분리하는 즉시 전환, 원하는 생성물을 자동으로 분리해내는 ‘자동 공정 시스템’”이라며 “자원전환 기술의 실용화를 앞당길 것으로 기대한다”고 말했다.

 

이 연구결과는 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션’ 6일자에 실렸다.

 

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