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차세대 바이오디젤 생산 가능하게 하는 경제적 촉매 개발돼

저급 유지를 바이오 디젤로 전환 가능

차세대 바이오디젤 생산 가능하게 하는 경제적 촉매 개발돼
코발트-몰리브덴 촉매의 탈산소 반응을 통한 차세대 바이오디젤 생산


[산업일보]
바이오디젤은 식물성 기름을 원료로 해서 만든 친환경 연료로, 고갈되는 화석 연료를 대체하고 이산화탄소 배출량을 저감해줄 것으로 기대된다. 그러나 현재 생산되는 1세대 바이오디젤은 기존 경유와 분자 구조의 차이로 인한 낮은 발열량, 열적 불안정성, 높은 점성 등의 문제점이 있어, 기존 경유를 완전히 대체하기에 부적합하다.

이에, 최근 국내 연구진이 식용이 아닌 저급 유지에서 기존 경유와 동일한 차세대 바이오디젤의 생산 가능성을 확인했다. 노현석 교수(연세대학교) 연구팀이 올레익산(oleic acid)으로부터 기존 경유와 동일한 분자 구조의 바이오디젤을 생산할 수 있는 코발트-몰리브덴 촉매를 개발했다고 한국연구재단은 밝혔다.

연구팀은 올레익산을 경유와 물성이 동일한 바이오디젤로 전환해주는, 탈산소 반응용 고성능 코발트-몰리브덴 촉매를 개발했다. 이를 통해 생산된 바이오디젤의 연료 특성을 측정해본 결과 발열량이 기존 경유의 99.4%에 도달했다.

코발트-몰리브덴 촉매는 제조법에 따라 촉매의 성능이 달라지는데, 그 중 졸-겔법으로 제조됐을 때 높은 비표면적, 작은 입자 크기, 우수한 탈산소 반응 성능을 나타내었다.

기존 촉매는 고압의 수소 및 용매가 필요한 반면, 개발된 촉매는 상압의 불활성 기체 및 무용매 조건에서도 높은 성능을 나타낸다. 공정 과정이 경제적이어서 생산단가 감소에 기여한다. 특히 촉매의 전처리 및 반응 조건 조절을 통해 반응활성종과 반응경로도 밝혀졌다.

노현석 교수는 “비행기, 대형 화물차, 군용 차량 등은 일정 이상의 출력을 위해 에너지 밀도가 높은 경유를 사용할 수밖에 없으며, 차세대 바이오디젤은 경유를 대체할 가장 현실적인 대안이 될 수 있다”라며, “차세대 바이오디젤의 수율 및 선택성을 증진시키기 위한 연구를 지속적으로 진행할 것”이라고 후속 연구 계획을 밝혔다.

노 교수는 “차세대 바이오디젤은 기존 바이오디젤과 달리 석유 기반의 경유와 동일한 물리화학적 성상을 지녀 기존 인프라를 바로 이용할 수 있는 장점이 있으며 정부의 신재생에너지 보급 정책 및 RFS 제도 정착에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

덧붙여 “이 연구는 기존의 수소첨가탈산소 반응과 달리 불활성 기체 및 무용매 조건에서 탈산소 반응용 촉매를 개발하기 위한 초석 연구로서 차세대 바이오디젤 생산을 위한 원천 기술 확보가 가능할 것으로 기대된다”고 언급했다.

특히 이번 연구는 기존 연구에 비해 불활성 기체 및 무용매 조건에서 차세대 바이오디젤을 생산할 수 있는 탈산소 반응용 촉매를 개발했다는 것에 의의가 있다. 또한 기존 연구에서 촉매의 특성과 활성 간의 상관관계 규명에 초점을 맞추고 있었던 것과 달리 생성된 바이오디젤의 연료 특성도 분석해 함께 고려했다는 점에서 차별성이 있다.
김진성 기자 weekendk@kidd.co.kr

안녕하세요~산업1부 김진성 기자입니다. 스마트공장을 포함한 우리나라 제조업 혁신 3.0을 관심깊게 살펴보고 있으며, 그 외 각종 기계분야와 전시회 산업 등에도 한 번씩 곁눈질하고 있습니다.

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