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갑자기 그리고 는 말없이 끝이나면 사람이 하지만주요 논문 기여자(왼쪽 아래부터 시계 반대 방향으로 1저자인 노유림 학생연구원, 알리 아와드 학생연구원, 황영규 책임연구원, 김지훈·오경렬 선임연구원. 화학연 제공


국내 연구진이 외부 수소 공급 없이 실온에서 '자일로스'를 자일론산과 자일리톨로 동시 생산하는 친환경 촉매·지속가능 분리공정을 개발했다. 자일로스는 농업 폐기물에서 얻을 수 있는 당분으로 설탕 대체용 감미료인 ‘자일리톨'과 바이오플라스틱, 의약품으로 쓰이는 '자일론산’으로 변환할 수 있다. 
한국화학연구원(화학연)은 황영규 화학공정연구본부 책임연구원, 오경렬·김지훈 화학공정연구본부 선임연구원이 백금(Pt) 촉매 기반 전이 수소화 반응을 활용해 자일로스를 고부가 유기산·당 포커카드 알코올로 동시에 전환하는 데 성공했다고 29일 밝혔다. 
기존에 자일로스를 자일리톨, 자일론산으로 변환하는 과정은 고온·고압 조건에서 외부 수소나 산소를 투입해 생산해 에너지가 많이 필요하다는 점이 한계다. 
연구팀은 올해 3월 지르코니아(ZrO₂) 지지체에 백금 나노입자를 고르게 분산시킨 촉매를 선보였다. 지르코니아가 mi대출 백금을 잘 붙잡는 역할을 하며 5회 이상 재사용 후에도 80% 이상의 높은 전환율이 유지돼 일반적인 탄소 지지체 대비 촉매 수명이 우수했다. 
연구팀은 개발한 촉매를 이용해 상온·상압에서 물·수산화칼륨·고농도의 자일로스 용액을 반응시켜 자일론산·자일리톨을 각각 동시에 생산하는 데 성공했다. 생산 과정에서 수소 전이 효율은 100%를 기록했 mi모기지보험 다. 요리할 때 재료에서 나온 국물을 그대로 다시 요리에 사용하는 것처럼 자일로스 분리 과정에서 나온 수소가 자일리톨을 만드는 데 모두 재활용됐다는 의미다. 이론적으로 가장 완벽한 효율을 달성했다. 
연구팀은 개발한 방법을 이용해 자일론산과 자일리톨을 모두 1시간에 1g당 37.5L를 만드는 정도로 생산성이 높았다. 기존 열촉매, 광촉매, 여성창업대출지원 바이오촉매보다 1.5~6배 빠르다. 
연구팀은 후속 연구를 통해 연속식 시스템으로 확장하며, 탄소중립형 바이오화학공정 실증에 나설 계획이다. 황 연구원은 “이번에 개발한 상온 바이오매스 전환 촉매 기술 및 친환경 분리공정을 바탕으로 국내 미이용 바이오매스 및 폐플라스틱 활용 연구가 활발해질 것이다”며 “미래 탄소원인 바이오매스, 폐플라스 서울급식비 틱 및 이산화탄소 전환 공정에 미치는 영향이 클 것”으로 전망했다.
성과는 3월 국제학술지 켐서스캠(ChemSusChem)과 4월 ACS 지속가능 화학 및 공학에 표지논문으로 각각 게재됐다. 특히 두 논문의 1저자로 참여한 알리 아와드 화학연 학생연구원은 학술적 우수성을 인정받아 스페인에서 개최되는 유럽 바이오매스 회의 및 전시회(EUBCE) 2025에 제출된 900개의 초록 중 6개 이내의 우수 연구 주제로 선정돼 우수 학생상을 받았다. 
<참고자료> -https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5c00612
[이채린 기자 rini113@donga.com]