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환경촉매연구실

녹색 화학 실현하는 촉매 개발

IT와 BT.최근 각광을 받고 있는 두가지 기술을 일컫는 용어다.정보통신산업의 발달로 세계를 빛보다 빠른 속도로 한데 묶어 경제와 생활에 혁명을 일으키고 있는 정보기술(IT,Information Technology),그리고 유전자를 변형시켜 난치병 치료와 획기적인 식량증산을 꿈꾸는 생명공학(BT,Biotechnology)이 미래 인간의 삶을 훨씬 풍요롭게 만드는 보증수표에 틀림없다.

하지만 제아무리 첨단기술이라 해도 기초가 튼튼해야 제대로 개발될 수 있다.정보기술과 생명공학에서 활용되는 모든 소재나 원료는 바로 화학산업을 통해 만들어진다.화학이 확실하게 밑받침되지 않는 첨단기술은 사상누각에 불과할 수 있다는 의미다.

화학산업의 효자 촉매

그런데 화학산업 전반에서 반드시 빼놓을 수 없는 '효자'가 있다.촉매다.말 그대로 반응을 촉진하는 매개물이다.흥미롭게도 촉매는 자신은 변하지 않으면서 반응속도를 몇배 올려준다.괜찮은 촉매를 확보하면 새로운 소재를 만들 때 반응속도를 획기적으로 늘려 생산비용을 훨씬 줄일수 있다는 뜻이다.그래서 한국과학기술원 화학공학과 임선기교수는 "화학산업에서 촉매는 반도체산업의 칩에 비유할 수 있다"라며 그 중요성을 표현한다.

임교수가 이끄는 연구실의 이름은 환경촉매연구실. '촉매'라는 말 앞에 '환경'이 붙어있다.무슨 의미일까.
"사실 화학산업은 현대문명을 발달시키는데 핵심 역할을 수행한 반면 자동차배기가스나 공장 유해물을 배출하면서 환경오염의 주범으로 인식되고 있다.이제 환경오염물질도 촉매를 이용해 화학적으로 제거해야 할 시점이다." 1978년 연구실이 처음 생긴 이후 20여년동안 줄곧 환경촉매 분야에 몰두해온 임교수의 말이다.

현재도 환경촉매는 이미 일상생활에서 활발히 적용되고 있다.대부분의 사람들은 배기구에 촉매장치를 장착한 자동차를 타고 이동한다.특히 백금과 팔라듐으로 만들어진 삼원촉매 덕분에 우리는 일산화탄소나 일산화질소를 걱정하지 않고 휘발유자동차를 탈 수 있다.또 아황산가스를 고체성분으로 전환하는 배연탈황공정,그리고 암모니아를 이용해 일산화질소를 질소로 전환하는 배열탈질공정이 없었다면 화력발전소 부근은 현재보다 훨씬 살기 어려운 땅으로 변해있을 것이다.한편 지구온난화 방지를 위한 이산화탄소 고정에도 촉매를 이용한 환원반응이 가장 유력한 기술로 꼽히고 있다.


자동차베기가스를 비롯한 각종 휘발성 유기물을 분해하는 모습자동차베기가스를 비롯한 각종 휘발성 유기물을 분해하는 모습


친환경적 산업 체제

최근 임교수의 연구실은 국가지정 환경촉매연구실로 선정,휘발성유기물 제거를 위한 환경촉매기술을 확립하는 기상촉매산화반응,습식산화(wet air oxidation),광촉매반응(photocatalysis)연구를 중점적으로 수행하고 있다.앞으로는 이미 발생한 오염물질을 제거하는 방식이 아니라 아예 화학공정 자체에서 오염물질이 발생하지 않도록 만드는 '녹색 화학'(green chemistry)을 실현하는 것이 임교수의 꿈이다.

현재까지 실험실을 거쳐간 34명의 박사와 78명의 석사가 학계,산업계,연구소에서 촉매개발을 전념하고 있다.한국의 화학산업을 비롯해 IT와 BT 산업 전체가 친환경적으로 운영되는 날이 하루빨리 다가오기를 기대해본다.

글 : 김훈기
이미지 출처 : KAIST 홍보협력팀

과학동아 2000년 09월호

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