이산화탄소하면 인류의 화석연료 사용에 의한 지구온난화의 주범으로 전 세계적으로 온난화협약을 맺어 이산화탄소량을 줄이기 위해 각고의 노력을 기울이고 있다. 배출된 이산화탄소는 인간에게 적이 될 수밖에 없는가? 심해(深海) 등에 저장하는 것 외에 유익하게 활용 할 수는 없을까? 얼마 전 ‘할 수 있다’라고 확신할 수 있는 연구결과가 나왔다. 그 주인공은 바로 인하대 화학과의 박상언 교수이다. 그는 세계 최초로 이산화탄소가 단독 혹은 산소와 함께 산화반응에 이용되어 소프트산화제 및 촉진제 역할을 할 수 있음을 규명해내며 세계적인 주목을 받고 있다.
인하대 화학과 박상언 교수ⓒ대한뉴스
이산화탄소연구의 권위자
학장시절부터 화학에 관심이 많았다는 박상언 교수는 우리나라 이산화탄소연구의 권위자이다. 그는 90년대 초부터 환경부 지원으로 이산화탄소의 화학적 과정화에 대한 연구를 시작해 2003년에는 세계 최초로 이산화탄소 단독으로 산화반응을 이끌 수 있음을 보고했다. 그리고 이산화탄소가 산화제로 쓰이며 기존 산화적 탈수소 보다 낮은 온도 고활성과 고선택성을 보임을 증명하여 이산화탄소를 Soft Oxidant(소프트 산화제)로 명명한바 있다. 또한 기존 산소에 의한 산화반응에도 적용할 수 있음을 증명하여 이를 세계적으로 CO2 Expanded System이라 명명하여 활용케 하였다. 박상언 교수는 “이제까지는 고압의 이산화탄소만이 활용 가능한 것으로 알려져 왔습니다. 이번 연구는 산성을 띠는 이산화탄소와 염기성을 띠는 질소 함유 나노촉매와의 향상된 상호 작용을 활용하여 초임계(超臨界)나 고압이 아닌 저압 상태에서 다수의 화합물의 산화반응을 산소 존재 하에 크게 향상 시킬 수 있음을 규명했고 이를 CO2 촉진제, 즉 CO2 Promoted system이라 명명했습니다.”라고 밝혔다. 이산화탄소는 탄소나 그 화합물이 완전 연소하거나, 생물이 호흡 또는 발효(醱酵)할 때 생기는 기체로 대기의 약 0.03%를 차지한다. 대다수의 이산화탄소 활용은 수소를 이용하여 물의 형태로 일부 산소를 제거 한 후 탄소성분을 이용하는 관점이었으나 박 교수는 이산화탄소를 산소를 필요로 하는 탈수소 반응과 산화반응에 이용할 수 있다는 역발상적인 아이디어에서 출발했다.
다양한 산업의 고부가가치화 이끌 것
그렇다면 박상언 교수의 연구성과는 앞으로 어떠한 파급효과를 가져올까? 박 교수는 “질소가 구조화된 나노촉매를 개발하여 산화반응을 저온, 저압에서 30%이상 획기적으로 향상 시킬 수 있는 연구 결과는 향후 값싸게 얻어질 과량의 이산화탄소 활용에 큰 희망을 안겨 줄 거라 믿어 의심치 않습니다.”라고 강조했다. 연구성과는 폴리에스터 원료인 테레프탈산 제조, 스티로폴 원료인 스티렌 제조, 기타 부산물의 고부가 가치화에 적용 될 전망이며, 기타 합성 고무 원료 확보 등의 석유 자원 고부가가치화와 자원 절약에 큰 이바지가 기대 되고 있다. 최근 세계적으로 큰 관심을 갖는 이산화탄소 저장문제도 이러한 나노소재로 해결될 가능성도 타진되고 있어 귀추가 주목 되고 있다. 박 교수는 “향후 국내외 기업과 협력하여 원리규명과 더불어 상업화를 위한 기술개발로 이어갈 계획입니다. 또한 세계 4대 화학기업인 사우디의 SABIC사와 상업화 연구 2단계에도 돌입할 예정입니다”라고 말하며 뜨거운 해외반응에 대해 전했다. 이번 연구성과는 「CO2 as a promoter in the oxidation of Cyclic olefins over Mesoporous Carbon Nitrides (메조세공을 이용한 이산화탄소를 이용한 환형 올레핀의 산화작용)」국제공인학술지(SCI)인 The Royal Society of Chemistry (왕립화학회) 의 ‘Green chemistry (그린 화학)’ 저널에 표지로 채택되며, 게재된 것에 즈음하여 RSC(영국왕립화학회: 유럽 최대 화학 관련 학회)의 뉴스레터인 Chemistry World에 특집으로 인터뷰와 소개 기사가 4월 21일자로 실렸다. 또한 Alchemist Newsletter(4.29일자)에서는 "이산화탄소의 산화제로서의 부활"이란 평을 하여 이 분야의 국제 경쟁이 본격화 될 것임을 암시했다. 이번 내용의 일부가 미국화학회에도 발표되어 박 교수는 다음 가을 미국화학회에 초청연사로 초청되기도 했다. 그는 “지난 20여 년에 걸쳐 국제적 협력 연구와 더불어 국제적 공조 체제를 갖추어 지속적으로 연구를 해오고 있습니다. 앞으로도 지속적으로 반응기작과 이산화탄소의 유효 자원화 연구에 박차를 가할 것입니다.”라고 이번 성과로 그의 연구가 끝이 아닌 새로운 시작을 맞고 있음을 강조했다.
연구성과는 폴리에스터 원료인 테레프탈산 제조, 스티로폴 원료인 스티렌 제조, 기타 부산물의 고부가 가치화에 적용 될 전망이며, 기타 합성 고무 원료 확보 등의 석유 자원 고부가가치화와 자원 절약에 큰 이바지가 기대 되고 있다. 박 교수는 세계 4대 화학기업인 사우디의 SABIC사와 상업화 연구 2단계에도 돌입할 예정이라고 밝혔다.ⓒ대한뉴스
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| 박상언 교수는 “원천기술의 개발이 선행되어 핵심기술이 될 때 세계적 기술이 탄생 될 수 있다고 보며, 학문의 Vision을 보고 끈기를 가지고 열정을 다 할 때 좋은 연구결과가 선물로 주어진다고 생각합니다.”라고 세계적인 연구성과를 위해 전진 또 전진할 것임을 천명했다.ⓒ대한뉴스 |
“세계적인 연구성과 위해 전진 또 전진”
세계적인 연구성과로 많은 주목을 받고 있는 박상언 교수이지만 그의 연구에의 열정은 처음 연구를 시작하는 사람의 초심을 잃지 않고 있다. 대학원진학보다는 취업에 더 관심을 두고 있는 요즘 대학생들의 모습을 안타까워하며 그는 “연구는 개발의 기초이자 핵심입니다. 학생들이 좀 더 연구에 관심을 가지고 연구활동에 참여하면 보다 다양한 연구를 진행할 수 있을 거라 믿습니다.”라고 후학들을 위한 충고도 빼놓지 않았다. 박상언 교수는 “원천기술의 개발이 선행되어 핵심기술이 될 때 세계적 기술이 탄생 될 수 있다고 보며, 학문의 Vision을 보고 끈기를 가지고 열정을 다 할 때 좋은 연구결과가 선물로 주어진다고 생각합니다.”라고 세계적인 연구성과를 위해 전진 또 전진할 것임을 천명했다. 아무리 세계적인 연구라 하더라도 국가적인 뒷받침이 따라주지 않는다면 그 연구는 추진력을 잃게 된다. 박상언 교수 또한 이러한 점을 지적했다. 그의 연구가 외롭지 않게 국가적 지원이 이루어져 우리나라가 이산화탄소 연구의 월드리더가 될 수 있기를 기대해본다.
임성희기자
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