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초임계 이산화탄소 용매를 이용한 유기 수소화물의 고효율 합성

전문가 제언: ○ 금세기에 들어와서 석유를 중심으로 한 화석자원을 원료로 하는 대량생산과 소비를 통하여 화학산업이 크게 성장해왔으나 고도의 산업화는 새로운 21세기에 들어 자원의 고갈, 환경파괴 등의 문제점 등으로 새로운 활로를 찾지 않으면 안 되게 되었다.

○ 의약품, 염료, 조제, 농약, 비료, 고분자재료 등을 포함하는 유기합성제품의 원료나 중간체는 일반적으로 유기화합물을 용매로 사용하여 발전하여 왔으나 자연환경을 나쁘게 하며 에너지 과소비를 초래함으로서 현대 인류의 앞날을 위협하고 있다. 이에 따라 화학공정도 환경 친화적이고 에너지 절약을 위한 새로운 화학공정을 개발하기 위해서는 이산화탄소와 같은 새로운 용매의 채택이 요구된다.

○ 이산화탄소는 무독, 불연성으로 인체에 안전하며 상온, 상압에서는 기체이나 비교적 온화한 조건에서 초임계상태로 만들 수 있으며 초임계유체는 물질의 수송력과 용해력이 크므로 초임계 이산화탄소는 안전한 대체용매로 사용할 수 있다.

○ 특히 고체촉매와 초임계 이산화탄소를 조합한 다상계 반응계에서는 반응 시 초임계 이산화탄소에 용해된 기질의 반응을 고체표면 상에서 진행시키고 반응이 완료된 후 계를 냉각 또는 감압하여 이산화탄소 기체로 반응계 밖으로 보내 물리적으로 제거하고 용매와 촉매로부터 쉽게 생성물을 단리할 수 있다.

○ 본 고는 이산화탄소와 완전하게 혼합되는 수소를 사용하여 방향족 탄화수소인 나프탈렌과 반응시켜 수소화된 포화탄화수소인 데칼린을 얻어 새로운 분산형 동력원인 연료전지 용 연료로 사용할 수 있는 다상반응계 개발 목적으로 수행된 필자들의 연구결과를 소개한 것이다. 높은 농도로 촉매 활성점에 수소를 공급할 수 있는 특징을 가지고 있어 실용적인 가치가 매우 높은 것으로 판단되며 유기반응의 용매로서 초임계 이산화탄소의 활용에 정밀화학 산업계의 관심이 요청된다.

저자: Masayuki Shirai, Norihito Hiyoshi
자료유형: 학술정보