왼쪽부터 원료인 포도당, 화학연 연구팀이 개발한 특수촉매, 생산된 글루콘산과 소르비톨. 한국화학연구원 제공

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국내 연구팀이 포도당으로 고가치 화학제품 2가지를 동시에 생산하는 기술을 개발했다. 특수 촉매를 활용해 탄소 배출을 줄이고 경제성도 확보했다.

한국화학연구원은 화학공정연구본부 황영규 책임연구원, 오경렬·김지훈 선임연구원 연구팀이 정재훈 울산대 교수 팀과 함께 포도당으로부터 글루콘산과 소르비톨을 한 번에 생산하는 기술을 개발했다고 15일 밝혔다. 연구 결과는 1월 국제학술지 ‘응용 촉매 B: 환경과 에너지’에 공개됐다.

세제와 의약품 원료인 글루콘산과 감미료 및 화장품의 원료인 소르비톨은 전 세계에서 연간 수백만 t이 생산되는 필수 화학제품이다. 다만 기존 생산 공정은 50∼150도의 고온, 대기압의 10배가 넘는 고압과 산소 및 수소 공급이 필요해 비용이 많이 들고 이산화탄소도 다량 배출된다는 문제가 있었다.

연구팀은 포도당이 글루콘산으로 변할 때 발생하는 수소를 재활용해 근처의 다른 포도당에 전달하면 소르비톨로 변환시킬 수 있다는 사실에 주목했다. 백금(Pt)과 주석(Sn)을 3 대 1 비율로 섞은 특수 촉매가 비결이다. 백금만 사용하면 반응이 너무 강해 수소가 배출되지만 주석을 더해 반응 속도를 정교하게 조절했다.

실험 결과 포도당 분자 100개를 투입하면 글루콘산 50개와 소르비톨 50개가 정확히 만들어졌다. 연구팀은 고농도의 포도당 용액 1L로 하루에 1.5kg 이상의 제품을 생산하는 데 성공했다. 기존 고온·고압 공정과 비슷한 수준으로 평가된다. 개발된 공정에 식물 유래 성분인 자일로스를 투입하면 천연 감미료인 자일리톨이 만들어지는 등 다른 물질을 만들 수 있는 확장성도 확인됐다. 황 책임연구원은 “버려지는 것 없이 모든 자원을 효율적으로 활용하는 순환형 화학 공정 모델을 제시했다”고 밝혔다.

이병구 동아사이언스 기자 2bottle9@donga.com

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