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[IT뉴스]“값비싼 백금 사용량 100배 ↓” KAIST, 프로필렌 촉매 개발

온카뱅크관리자

2025-05-12 11:27:33

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">생명화학공학 최민기 교수 연구팀</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="pvpwSuQ01e">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="4979cf060592975e29f818a39a28fc4976c746edda36682ba35c968c2b2a858f" dmcf-pid="UTUrv7xptR" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="최민기(왼쪽) KAIST 생명화학공학과 교수와 이수성 박사과정 [KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202505/12/ned/20250512111714587laky.jpg" data-org-width="960" dmcf-mid="3JbhH9iBHJ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202505/12/ned/20250512111714587laky.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            최민기(왼쪽) KAIST 생명화학공학과 교수와 이수성 박사과정 [KAIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="97899d56183f68e1cec01bc972df7efb326a21725466becb0b7d643d737aea2f" dmcf-pid="uyumTzMU5M" dmcf-ptype="general">플라스틱, 섬유, 자동차 부품, 전자제품 등 다양한 제품의 생산에 꼭 들어가는 프로필렌(propylene)은 석유화학 산업의 핵심 원료다. 국내 연구진이 이 프로필렌을 저렴하고 효율적으로 생산할 수 있는 신개념 촉매를 개발했다. 기존보다 100배 이상 효율이 높은 백금 기반 촉매다.</p>
          <p contents-hash="aee02c7cc83f9ec78efa775eef658523e64d4026bc258a54659d4aefad3a0400" dmcf-pid="7W7syqRutx" dmcf-ptype="general">KAIST는 생명화학공학과 최민기 교수 연구팀이 값싼 금속 갈륨(Ga)과 알루미나(Al2O3)를 기반으로, 백금은 극소량(100ppm, 0.01%)만 사용한 촉매를 개발했다고 12일 밝혔다. 이 촉매는 기존 고농도 백금(10000ppm)을 사용한 상용 촉매보다 더 뛰어난 성능을 보였다.</p>
          <p contents-hash="0781f6999fc6da835ed6d2cb132507c9979d1df92e37e3847888893f76f24ed9" dmcf-pid="zYzOWBe71Q" dmcf-ptype="general">프로필렌은 프로판(propane)에서 수소를 떼어내는 ‘프로판 탈수소화(PDH, propane dehydrogenation)’ 공정을 통해 생산할 수 있다. 이 공정에는 백금 촉매가 널리 사용되어 왔다. 백금은 탄소와 수소 사이의 결합을 끊고 수소를 제거하는 데 매우 효과적이다. 그러나 백금은 가격이 높고 반복 사용 시 성능이 저하되는 단점이 있었다.</p>
          <p contents-hash="1a29c52ebb33a345ce773905f862b007a400e397696216e8cbbcfdb5f1219f96" dmcf-pid="qGqIYbdzGP" dmcf-ptype="general">연구팀은 갈륨과 알루미나를 기반으로 백금을 꼭 필요한 만큼만 넣은 촉매를 설계해 이러한 문제를 해결했다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="75c67e09d40fbeea915969e433ec8c614df204e7249f2e794034eedc6d6af494" dmcf-pid="BHBCGKJqX6" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="갈륨(Ga)과 백금(Pt) 사이의 촉매 협업 작용을 나타낸 모식도 [KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202505/12/ned/20250512111716910cflj.png" data-org-width="791" dmcf-mid="0ecKQEWAZd" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202505/12/ned/20250512111716910cflj.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            갈륨(Ga)과 백금(Pt) 사이의 촉매 협업 작용을 나타낸 모식도 [KAIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="c21526f66605a061092b613adb10fdb1b484c5f6b66e5cc4144dbdea50117ae5" dmcf-pid="bXbhH9iBH8" dmcf-ptype="general">새로운 촉매의 핵심 원리를 살펴보면 갈륨은 프로판의 탄소-수소 결합을 활성화해 수소를 떼어내고 프로필렌을 생성하며, 백금은 표면에 남은 수소 원자들을 결합시켜 수소 기체(H2)로 전환, 촉매 표면에서 제거한다. 두 금속이 역할을 분담함으로써 백금 사용량을 줄이면서도 성능을 유지할 수 있게 했다.</p>
          <p contents-hash="6d83d0e1aaf1a9ba4553fe937ac6e080c1c0377b9123e8de66590a4448b31cbd" dmcf-pid="KW8Y3Pj4Z4" dmcf-ptype="general">특히 백금과 갈륨의 비율이 적절할 때 최적의 성능을 나타냈으며, 연구팀은 이 이상적인 조성 비율을 과학적으로 설명하고, 예측할 수 있는 정량적 지표도 제시했다.</p>
          <p contents-hash="9bcc77f40d161937f8eefeac3c991a6331b2c1cc61aee362e9c95043cc023d03" dmcf-pid="9Y6G0QA8Yf" dmcf-ptype="general">또한 기존 백금 촉매의 주요 약점이었던 반복 사용할수록 백금 입자가 뭉쳐 성능이 급격히 떨어지는 ‘소결(sintering)’현상 문제도 해결했다.</p>
          <p contents-hash="3ae6260ab31e23bddae492baac213ffdd4a92049f9939e534aa94ce3fc2bb97f" dmcf-pid="2GPHpxc61V" dmcf-ptype="general">최민기 교수는 “이번 연구는 백금 사용량을 기존 대비 1/100 수준으로 줄이면서도 성능을 유지하거나 오히려 향상시킬 수 있다는 가능성을 제시했다”며 “촉매 비용 절감, 교체 주기 감소, 폐촉매 감소 등 경제적·환경적 효과를 동시에 기대할 수 있다”고 설명했다. 이어 “향후 대규모 공정 실증과 상업화 가능성도 검토할 예정이며, 산업 현장에 적용될 경우 프로필렌 생산의 경제성과 효율성이 크게 향상될 것”이라고 덧붙였다.</p>
          <p contents-hash="b94f8bad039e3038d862e466318ecbfb874b1de6d4575405ab01714929688241" dmcf-pid="VHQXUMkPG2" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘미국화학회지(JACS)’에 2월 13일 게재됐다.</p>
          <p contents-hash="06b6788fc50da17da18f711e50c5155daab31f965f54815783b6ce1baa000318" dmcf-pid="fXxZuREQH9" dmcf-ptype="general">구본혁 기자</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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