KAIST "의약품 핵심 원료, 햇빛·공기로 만든다"

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 화학공정에서 촉매들이 갖는 장점을 결합하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발돼 의약품 원료를 더 저렴하고 친환경적으로 생산할 수 있게 됐다.

한국과학기술원(카이스트·KAIST)은 화학과 한상우 교수팀이 서로 다른 두 종류의 촉매를 하나로 결합해 빛과 공기만으로 작동하는 친환경 촉매 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

하나는 고체상태에서 작동하는 은(Ag) 기반 촉매고 다른 하나는 용액 속에서 작용하는 유기광촉매 DDQ(빛을 받아 화학반응을 일으키는 물질)다. 연구팀은 이 두 촉매가 함께 작동토록 구현해 반응을 더 효율적으로 수행토록 했다.

해당 기술을 활용해 햇빛과 공기로 의약품의 핵심 원료인 아민(amine)을 친환경적으로 만들어내는 데 성공하며 별도의 추가 화학물질 없이도 필요한 물질을 생산할 수 있음을 입증했다.

연구팀에 따르면 기존 유기광촉매 방식에서 반응 후 촉매를 다시 사용할 경우 추가 화학물질이 필요하거나 공기 중 산소를 사용하면 반응 속도가 느려 효율이 떨어지는 한계가 있었다.

연구팀은 반응과정에서 생기는 부산물을 다시 활용하는 방법을 통해 기존 문제를 해결했다  이 부산물이 촉매를 다시 사용할 수 있는 상태로 되돌리고 공기 중 산소는 과정을 반복토록 유도해 촉매의 '순환형 촉매'를 구현할 수 있다.

특히 이 기술은 햇빛과 공기만으로 반응을 진행할 수 있다. 햇빛은 촉매를 활성화해 반응을 시작하게 하고 공기는 사용된 촉매를 다시 사용할 수 있는 상태로 되돌린다. 이 과정에서 공기는 물만 남기기 때문에 환경부담도 크게 줄일 수 있다.

또 연구팀은 서로 다른 촉매가 만나면 기능이 떨어지는 문제를 해결키 위해 리튬염(LiClO4)을 도입했다. 이 물질은 두 촉매가 서로 방해하지 않도록 조정하는 역할을 하고 촉매의 안정성과 수명을 크게 향상시킨다.

복잡한 화학물질이나 화석연료에 의존하지 않아도 되기 때문에 화학공정에서 발생하는 탄소배출과 환경오염을 줄이는 데 기여할 것으로 기대된다.

연구 결과는 화학분야 최고 권위 학술지 '미국화학회지(JACS)'에 지난 18일 게재됐다.

한상우 교수는 "이번 연구는 금속 기반 촉매가 빛을 받아 반응하고 다시 원래 상태로 돌아오는 순환 구조인 무기 광화학 루프 기술을 정밀 유기 합성분야에 성공적으로 접목한 첫 사례"라며 "서로 다른 촉매 시스템의 장점만을 결합해 의약품 원료 등 고부가가치 화합물을 가장 친환경적인 방식으로 생산할 수 있는 새로운 길을 열었다"고 말했다.


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