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디메틸에테르 직접합성 촉매의 개발

전문가 제언: ○ 디메틸에테르(DME: Dimethyl Ether)는 가장 탄소수가 적은 에테르이다. 비점은 -25℃로서 상온상압에서 액체이지만 20℃에서 포화증기압이 0.53MPa로 낮아 쉽게 액화되기 때문에 저장 취급에 LPG의 기술을 이용할 수 있고 기존의 LPG 기반시설도 밀봉 재료만 개량하면 이용할 수 있다. 또한 DME는 대기 중에서는 10시간 내에 분해되므로 온실효과나 오존층 파괴 위험도 없다.

○ DME는 메탄과 메탄올에 비해서 발열량이 높고 유황이 포함되지 않아 유황산화물이 발생되지 않으며 자기발화성을 나타내는 세탄가가 55~60%로서 경유와 비슷하다. 또한 산소를 함유하는 C-C 결합이 없어 연소되어도 흑연 등 입자상 물질(PM)이 발생하지 않으며, 질소산화물 도 20~30% 적게 발생하는 장점 때문에 디젤 대체연료로서 개발이 진행되고 있으며 LPG를 대체하는 일반 가스연료, 액화천연가스를 대체하는 발전용 연료 또는 연료전지의 수소 원으로도 이용할 수 있다.

○ DME의 공업적 제조방법 중 직접합성법은 메탄올 합성, 메탄올 탈수축합 그리고 수성가스시프트반응의 세 반응을 1개의 용기 내에서 수행하고 반응에 필요한 세 촉매를 물리적으로 혼합하여 사용한다.

○ 본고의 필자 등은 단일 촉매의 표면상에 2가지 반응의 활성점(구리와 알루미나)을 근접시킨 상태에서 졸-겔법으로 단일 촉매를 조제하고 다른 촉매와 혼합하지 않고 단독으로 사용 시험한 결과 일반적인 물리적 혼합 촉매보다 저온 고활성으로 DME 제조가 가능하였다고 보고하고 있다.

○ 디젤 자동차용 연료 등 폭넓은 용도에 사용 가능한 에너지로서 DME에 대한 관심이 높아지고 있다. 석탄이나 탄광 가스, 가스전, 석유 잔사유, 바이오매스 등 여러 원료를 이용해 제조할 수 있으나 제조 코스트가 높고 일부 물성 상의 문제로 이용 분야가 한정되고 있었다. 새로운 촉매 개발은 원가 절감에 기여할 수 있을 것이다.

저자: KAORU TAKEISHI
자료유형: 학술정보