고반응성, 다기능성 촉매 개발
고반응성, 다기능성 촉매 개발
  • 안수정 기자
  • 승인 2011.11.11 17:20
  • 댓글 0
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‘2011 기초연구 우수성과’ 선정 쾌거
[이슈메이커=안수정 기자]

[ Fly Incheon & Basic Research]

인하대 생명화학공학부 진명종 교수

 

▲인하대 생명화학공학부 진명종 교수
촉매반응이 청정화학을 위한 중요기술로 재인식되면서 새롭게 추진되는 대부분의 화학반응 프로세스가 고성능 촉매반응을 원하고 있다. 이러한 점에서 반응성이 우수한 균일촉매와 반응생성물의 용이한 분리 및 촉매의 재사용으로 연속공정과 비용감소의 이점을 주는 비균일촉매(heterogeneous catalyst)의 개발은 학문적인 면 뿐 아니라 화학 산업에 있어 매우 중요하다. 특히, 환경 친화적인 고효율성 화학반응이 요구되는 사회적 필요성을 고려해야 하는 산업체에서는 불균일계 촉매 개발에 큰 비중을 두고 있다.

 

차세대 촉매개발에 신호탄

화학공업 생산과정에서 80% 이상의 화학제품은 촉매 기술에 의존하고 있다. 경제적, 환경적 관점에서 이상적인 촉매는 온화한 반응조건에서 높은 반응성과 손쉬운 재사용성을 지니면서 수용액에서 반응을 진행해야 하는데, 이 같은 성능을 지닌 촉매의 개발은 과학자들의 오랜 숙원이었다. 이에 인하대 진명종 교수는 반응성이 매우 우수한 균일 pd(팔라듐) 촉매 A를 제조, 창의적인 방법으로 친환경적인 고성능 불균일 촉매 B의 개발에 성공했다. 이 연구결과는 화학분야의 권위적인 학술지인 Angewandte Chemie에 게재됐을 뿐 아니라, 심사위원으로부터 우수 평가를 받아 Hot Article로 선정됐다. 더불어 한국의 촉매분야의 위상을 세계정상의 위치에 올려놓은 성과를 인정받아 교육과학기술부 ‘2011년 기초연구 우수성과(교과부 R&D사업 대표성과)’에 선정됐다. 진 교수는 “새로운 고성능 촉매 개발을 통해 정밀화학제품에 사용되는 고가의 중간체들을 저렴하게 제조할 수 있는 길을 열었다는데 큰 의미가 있습니다.”라며 “본 촉매의 개발로 촉매의 간편한 회수 및 재사용이 가능하게 되었으며, 나아가 경제성, 실용성, 환경친화성 요소를 충족할 수 있는 이상적인 차세대 촉매개발에 기여할 것으로 보입니다.”라고 자신 있게 답했다.

진 교수는 균일 팔라듐 촉매 A와, 불균일 팔라듐 촉매 B룰 다양한 짝지움(cross-coupling)반응에 적용한 결과, 반응성과 선택성 면에서 탁월한 성능을 보였다. 짝지움 반응은 학문적 측면과, 산업적인 면에서 매우 중요하기 때문에 최근 20년간 전 세계적으로 이 반응을 위한 촉매 개발에 많은 연구가 진행된 바 있다. 특히 진 교수의 연구과제인 팔라듐 촉매를 이용한 크로스 커플링 반응에 2010년 노벨 화학상이 주어졌다는 것만 봐도 연구과제의 우수성을 알 수 있다. 고성능 균일상/ 불균일상 촉매의 개발이 완료되면 이상적인 촉매의 접근과 개발된 촉매시스템을 이용한 다양한 고효율 화학 반응의 개발이 실현될 것으로 기대된다. 특히 팔라듐 촉매 반응은 현재 의약품과 전자소재 등 상업적 생산은 물론이고 연구 분야에서도 널리 사용되는데, 신약과 플라스틱과 같은 혁명적 소재에 이용될 것으로 예상된다. 즉 항암제 탁솔(Taxol)과 진통제 모르핀(Morphine) 등 의약 물질의 기본 구조를 만드는 필수적 도구로 사용되며, 유기발광다이오드(OLED)나 태양광 산업에서 활용되는 기본적인 전기 및 전자공학 소재도 활용될 전망이다. 현재 연구팀은 촉매연구의 가치를 높이기 위해 수용액 상에서의 반응에 역점을 두고 과제를 진행하고 있으며, 비대칭 촉매반응까지 범위를 확대할 예정이다.

 

▲진 교수는 촉매기술의 설계 및 상용화 기술 개발에 앞장설 계획이다.

 

청정화학 촉매기술의 설계 및 실용화에 앞장

지난 20년간 후학양성 뿐 아니라, 기초연구에 앞장선 진명종 교수는 앞선 촉매개발 외에도 비대칭 합성을 위한 키랄촉매 연구와 이온성 액체를 지지체로 하는 촉매개발과 관련해서도 성공적인 결과를 얻었다. 더불어 지난 2010년에는 ‘예비 기술창업자 육성사업’의 진행 하에 세계 최초로 반영구성 박리제를 개발한 점이 눈에 띈다. 기존 고분자 수지를 선택적으로 조합해 원하는 물리적 화학적 성질을 지닌 코팅제를 얻은 것이다. 기존 박리제가 일회용으로 그치고, 폐윤활유를 사용함으로써 심각한 환경오염을 유발하는데 반해 진 교수의 박리제는 주성분이 공중합 고분자 수지로 인체에 무해하고 환경오염의 걱정이 없다. 더불어 알루미늄이나 철판 거푸집의 표면을 보호하며, 강한 입자 피막을 유지해 탈형 후에도 매끄러운 콘트리트 표면울 생성시킬 수 있는 연속 사용이 가능한 박리제로 업계의 주목을 받고 있다.

사소한 것 하나에도 관심을 갖고, 연구로 진행시키는 진 교수는 “지나치기 쉬운 고분자 수지나 특정 유기화합물의 물성을 잘 활용하면 다양한 기능성 고재의 개발이 가능합니다.”라며 “앞으로도 헌신적인 연구자세로 청정화학 촉매기술의 설계 및 상용화 기술 개발에 앞장서도록 하겠습니다.”라고 밝혔다. 누군가에게는 일상에 불과하지만, 그 일상 속에서 특별함을 창출하는 진명종 교수. 그의 노력으로 인천의 기초과학이 더욱 견고해지리라 확신한다.


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