부산대 김일 교수, 바이오디젤 생산성 혁신의 길 개척

벤젠 유도체 나노 캡슐 촉매 개발 성공 / 5회 이상 재활용 가능… 800도에서도 원형 유지 / 촉매·전지·센서 등 활용 기대

부산대학 교수가 값싼 벤젠으로부터 다공성 나노 캡슐을 제조하는 기술을 개발해 바이오디젤 생산성 혁신의 새로운 장을 열었다.

27일 부산대에 따르면 화학공학·고분자공학과 김일 교수 연구팀이 식물유와 폐식용유로부터 바이오디젤을 제조하는 방법을 제시했다.

김일 부산대 화학공학·고분자공학과 교수

식물성 기름을 원료로 만든 바이오디젤은 약 10%의 산소를 함유하고 있어 연소과정에서 완전 연소돼 경유보다 대기 오염 물질을 40~60% 이상 적게 배출하는 신재생에너지원이다.

기존 산·염기 촉매는 효율이 낮고 제조 후 촉매 제거도 쉽지 않을뿐더러 재사용이 불가능하다. 또 모든 생산 설비에 내부식성 재료를 사용해 경제성이 매우 낮다.

연구진은 기존 산-염기 반응을 이용해 값싼 벤젠 유도체를 원하는 방향으로 중합하는 방법을 찾아냈다. 이로 인해 구조가 매우 균일한 다공성 나노 캡슐과 나노튜브, 나노 시트를 동시에 대량생산할 수 있는 길이 열렸다.

연구팀이 개발한 새로운 방법은 다공성 나노 캡슐의 넓은 표면에 원하는 작용기를 화학적으로 결합할 수 있어 90% 이상의 효율로 바이오디젤을 생산할 수 있다. 

김일 교수 연구팀의 연구 이미지. 부산대 제공

특히 다공성 카본소재는 반응과정에서 작용기가 없어지지 않아 최소 5회 이상 재활용할 수 있으며, 안정된 구조로 섭씨 800도 이상 소성(燒成)한 후에도 원래 모양을 유지하는 장점이 있다.

김 교수는 “신기술로 인해 각종 촉매는 물론 연료전지·리튬이온 전지·트랜지스터·항공우주·자동차용 복합재료와 약물전달시스템, 바이오센서 등 폭넓은 분야에 사용할 수 잇을 것으로 기대된다”고 말했다.

한편 이번 연구는 교육부와 한국연구재단 이공학개인기초연구지원사업의 지원으로 진행됐으며, 국제학술지 ‘그린 케미스트리(Green Chemistry)’ 5월 1일 자 온라인판에 게재됐다.

부산=오성택 기자 [e-mail]