이산화탄소를 이용해 새로운 탄소 화합물을 생산하는 기술 연구가 시작됐다. 우리 대학에도 이 분야 연구에 기반을 마련한 연구실이 있다.  배종욱 교수 연구팀이 이번 연구실 탐방 주인공이다. 이번호에는  화학공학과의 에너지촉매 연구실을 방문했다.

Q. 에너지촉매 연구실은 무엇을 연구하나요.

A. 저희 촉매 연구실은 화학공학의 핵심인 석유화학, 정유공정에 쓰이는 촉매를 연구하는 곳입니다. 예를 들어 우리가 흔히 알고 있는 원유에서 가솔린, 디젤 등을 만드는 촉매 연구를 진행합니다. 더 나아가 석유 자원을 대체할 여러 대체 에너지(바이오매스, 셰일 가스, 천연 가스)를 이용해 석유 유사제품을 만드는 연구를 합니다. 그중 핵심 부분인 촉매 연구를 하고 있습니다. 저희가 연구하는 기술은 기존의 석유 제품보다 환경친화적입니다. 디젤, 가솔린차에서 나오는 물질들로 인하여 미세먼지가 많이 발생하는데 저희가 사용하는 기술을 이용하면 훨씬 미세먼지가 감축될 수 있습니다.

그중 저희는 micro-reactors에 관한 연구를 합니다. micro-reactors 는 새로운 반응기 개념입니다. 일반적으로 화학공정에서는 관형 반응기를 사용합니다. 그러나 관형 반응기는 발열을 억제하기가 쉽지 않아 온도를 제어하기 쉽지 않습니다. 그러나 micro-reactors는 반응기 채널이 micro 단위이므로 관형 반응기의 직경(약 2.5cm)보다 훨씬 얇은 관을 이용하여 열전달, 온도 제어가 훨씬 수월하게 해줍니다. 이 반응기가 바로 micro-reactors 입니다.

Q. 최근 이산화탄소를 활용해 청정연료 및 석유화학 제품을 생산할 기술을 개발하셨다고 들었습니다. 연구계기와 성과가 있으신지요.

A. 요즘 미세먼지가 엄청난 화제가 되었지만 꾸준히 문제가 됐던것은 온실가스(GHG)입니다. 이중 가장 많이 배출되는 물질이 이산화탄소입니다. 우리가 자동차를 이용할 때에도, 원자력 발전소를 이용할 때에도, 거의 모든 화학 분야에서 이산화탄소가 배출되고 있습니다. 이제 이러한 이산화탄소를 포집하는 CCS(carbon capture and storage) 기술이 있습니다. 대기 중의 이산화탄소나, 공장 굴뚝의 이산화탄소를 포집하여 우리가 사용하는 탄소 제품으로 돌리는 기술입니다. 이 기술로 온실가스 배출을 줄이고 지구온난화를 해결할수 있습니다.

이산화탄소와 수소를 반응시키면 매우 다양한 제품들을 만들 수 있습니다. 결국 온실가스인 이산화탄소를 이용해 더욱 청정한 연료를 만들 수 있습니다. 우리가 사용하는 LPG 차량의 대체 연료가 DME 인데, 이 물질을 이산화탄소로 합성하는 기술을 연구했습니다. 그동안 이런 연료는 석유화학(원유)에서 주로 나왔지만 우리 연구실이 이산화탄소를 이용해서 이런 연료를 합성하는 과정을 소개한 기사가 언론에 나온 적이 있습니다.

Q. 이 기술은 현재 어느 정도까지 발전했나요.

A. 이산화탄소를 이용해 polymer를 만드는 공정, 초산을 만드는 과정 등 이미 상용화되어 있는 부분이 있지만, 아직 한계가 많습니다. 기존의 석유화학에서 나오는 제품들보다는 질이 떨어지고 값이 비싸기 때문입니다. 아직은 석유 가격이 훨씬 저렴하므로 이 기술의 발전이 더딘 편입니다. 그러나 석유가 고갈되거나 석유 가격이 올라감에 따라 점점 발전되고 상용화될 전망입니다.

석유는 언젠가는 고갈되어 없어집니다. 선진국들은 석유 고갈을 우려해 벌써 대체에너지(풍력, 태양열)를 이용하고 있습니다. 석유 고갈 뿐 아니라 환경, 건강을 위해서도 이러한 기술을 점점 이용할 것입니다.

Q. 교수님의 꿈

A. 화학공학을 하는 모든 사람들의 꿈은 내가 개발한 기술이 상용화되어 나의 trademark를 달고 이용되는 것 일 겁니다. 결국 대부분 엔지니어의 꿈은 언젠가는 나의 기술이 많은 사람들에게 유용하게 쓰이는 것을 보는 것입니다.

Q. 에너지촉매 연구실 자랑은 무엇인가요

A. 에너지촉매 연구는 화학공학/고분자공학부에서도 저 혼자 하는 만큼 희소성이 높습니다. 저희 연구실에는 박사 8명, 석사 3명, 외국인 5명의 구성원이 함께 연구하고 있습니다. 촉매를 공부하면 재료, 반응, 분석, 물리 등을 알아야 해서 여러 분야를 접할 수 있습니다. 이 분야가 화학에서는 매우 중요합니다. 그래서  저희 연구원들은 석유화학, 정유회사 등 다양한 분야로 잘 취직하는 것 같습니다. 이런면이 저희 연구실의 자랑거리 인것 같습니다.

Q. 화학공학에 관심있는 학생들에게 한말씀 해주세요.

A. 화학공학은 응용과학입니다. 원래는 기계공학자들이 석유를 이용해 활용을 필요로 하면서 화학공학이 발전되기 시작했습니다. 화학공학은 정유공정, 석유화학에 기반을 두고 있습니다. 저희 화학공학은 굉장히 넓은 스펙트럼을 가지고 있습니다.  어려운 수학, 물리, 화학을 공부해야 하지만 화학공학을 하면 갈 수 없는 분야가 없다는 생각을 합니다. 화학공학을 전공하면 성공할 수 있고 세계 곳곳에 화학공학 전공자가 진출되어 있습니다.

Q. 어떤 학생들이 에너지촉매 연구실에 오면 좋을까요.

A. 개인적으로 똑똑한 학생도 좋지만 그보다는 성실하고 근면한 학생이 필요합니다. 왜냐하면 굉장히 많은 양의 실험을 많은 시간을 들여 진행해야하기 때문입니다.  저희 연구실을 나온 학생들이 석유화학, 정유공정 쪽으로 많이 가서 해당 분야에 관심이 있는 학생이 오는 것을 추천합니다. 결국 똑똑한 친구도 좋지만, 열심히 한 분야를 끝까지 파는 학생이 저희 연구실에 오면 성공할 수 있을 것입니다.