목재에서 버려지는 부산물인 리그닌을 활용해 필수 화학물질인 과산화수소를 고효율로 만드는 기술이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 RAMP융합연구단 이영준 선임연구원 연구팀이 윤홍석 한양대 교수, 부산대 강준희 교수와 공동으로 리그닌을 이용해 과산화수소를 95% 선택도로 만들 수 있는 탄소 기반 촉매를 개발했다고 1일 밝혔다.

의료용 소독제, 반도체 공정 등에 쓰이는 과산화수소는 매년 수천만 t 이상 생산되는 물질이지만 에너지 집약적 대규모 설비에 의해 생산되고, 운송 및 저장 과정도 높은 비용이 든다.

최근에는 전기를 이용해 물과 산소에서 과산화수소를 직접 만드는 기술이 주목받고 있지만 반응 효율을 높이는 촉매 성능과 비용 문제가 과제로 남았다.

연구팀은 리그닌을 열처리해 탄소 소재로 전환한 뒤 촉매 표면의 미세 화학 구조를 조절하는 방식으로 과산화수소용 촉매 구조를 구현했다.

촉매 표면에 존재하는 산소 작용기 종류와 분포를 조절한 결과 특정 목적 생성물만 생성하는 선택도가 95% 이상으로 나타났다.

여기에 더해 표면 화학 구조와 반응 성능 간의 상관관계를 분석함으로써 어떤 구조적 요소가 고효율 반응을 유도하는지에 대한 설계 기준도 제시했다고 연구팀은 설명했다.

이 선임연구원은 "버려지는 나무 부산물을 활용해 친환경 소독제인 과산화수소를 효율적으로 생산할 수 있는 기술을 제시했다는 점에서 의미가 있다"며 "앞으로 촉매 성능을 더욱 고도화해 다양한 산업 현장에 적용할 계획"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 지난 2월 24일 국제학술지 '응용 촉매 B: 환경 및 에너지'에 실렸다.