한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 플라스틱을 친환경적인 방법으로 만들 수 있는 촉매를 개발했다.
KAIST는 생명화학공학과 최민기 교수와 인하대 화학공학과 이용진 교수 공동 연구팀이 폴리우레탄 기초 원료인 메틸렌디아닐린 제조에 있어 높은 촉매 활성과 선택도를 갖고 있는 'LTL 제올라이트' 기반 촉매를 개발했다고 14일 밝혔다. LTL 제올라이트는 알루미늄 산화물과 규산 산화물의 결합으로 생성된 다공성, 결정성 물질로 합성세제나 촉매 등에 쓰인다.
플라스틱의 하나인 폴리우레탄은 만드는 과정에서 염산을 촉매로 사용한다. 이 때 많은 독성이 발생하는 문제가 있어서 염산을 친환경적인 촉매로 대체하려는 연구가 계속 진행되고 있다.
폴리우레탄을 만들 때 염산을 촉매로 써야 하는 건 폴리우레탄의 기초 원료 중 하나인 메틸렌디아닐린 때문이다. 다른 고체산 촉매를 사용하면 메틸렌디아닐린의 활성이 낮아지는 문제가 있었다.
이런 문제를 해결하기 위해 연구팀은 '4,4′-메틸렌디아닐린'을 선택적으로 합성하는 방식으로 제올라이트 촉매를 설계했다. 현재까지 발견되 250개의 제올라이트 구조 가운데 LTL 제올라이트 구조가 '4,4′-메틸렌디아닐린' 합성에 가장 이상적이라는 걸 찾아냈고, 이를 통해 느린 분자 확산 문제를 해결했다. 또 새로운 촉매를 사용한 공정은 염산 기반의 공정과 달리 중화가 필요하지 않기 때문에 폐수가 발생하지도 않았다.
최민기 교수는 "이번 연구는 유수의 화학 기업들이 개발에 난항을 겪고 있던 메틸렌디아닐린의 친환경 생산 공정 개발에 돌파구를 제시한 국내 고유의 기술적 성과라 할 수 있다"며 "한화솔루션과 긴밀하게 협업해 신규 촉매 기술을 상업적으로 적용하는 연구를 수행할 예정"이라고 말했다.
참고자료
Angewandte Chemie International Edition, DOI : https://doi.org/10.1002/anie.202304244