포스텍(총장 김용민)은 화학공학과 환경공학부 홍석봉 교수와 박사과정 민형기씨 팀이 ‘가설’ 속 폴리에스테르섬유 원료인 파라-자일렌 제조 메커니즘을 첫 규명하는 데 성공했다고 24일 밝혔다. 파라-자일렌은 주변에서 흔히 볼 수 있는 폴리에스테르 섬유, 페트병, 필름의 원료로 사용되는 석유화학 기초 소재이지만 그 생성 메커니즘이 전적으로 가설에 의존하고 있었다. 하지만 포스텍 연구팀이 이런 ‘가설’을 실제로 규명해 학계의 주목을 받고 있다. 이 메커니즘의 규명은 그동안 한 회사가 독점적으로 개발하고 있던 상용촉매제보다 우수한 촉매를 개발하는데 중요한 단초를 제공하는 것으로 학문적, 산업적으로 중요성을 인정받아 미국화학회가 발행하는 촉매분야 전문학술지 ‘ACS Catalysis’ 6월호 표지논문으로 선정됐다. 파라-자일렌 시장은 폴리에스테르 섬유 생산이 증가하고 면화 가격이 상승함에 따라 크게 영향을 받으며 지난 2010년 하반기부터 호황을 맞아 세계 시장 규모가 60조원에 이른다. 엑슨모빌(ExxonMobil)과 BP 등 다국적 석유화학 기업 뿐만 아니라 SK, GS칼텍스, S-Oil 등의 국내 기업 역시 제올라이트계열 촉매를 이용해 파라-자일렌을 생산하고 있다. 파라-자일렌을 생성하는 대표적인 상용 공정은 메타-자일렌이 촉매와 만나 파라 또는 오쏘-자일렌으로 전환되는 것으로 다른 기술들과 달리 그 반응 메커니즘이 ‘가설’로만 정리돼 있을 뿐 실험적으로 증명된 바가 없었다. 포스텍 연구팀은 이번 연구에서 `생성물질과 반응중간체에 의한 형상선택성(Product and Transition-State Shape Selectivity)’을 이용해 실제로 증명하는데 성공했다. 이는 화학반응을 통해 만들어지는 생성물질 또는 반응중간체의 크기 및 모양에 따라 최종 생성물 분포가 달라짐을 의미하는 것으로 현재까지 이를 실험적으로 증명한 연구팀은 없었다. 홍석봉 교수는 “그간 가설에 그쳤던 불균일촉매 반응 메커니즘을 규명함으로써 앞으로 우수한 제올라이트계열의 촉매제를 개발해낼 수 있을 것으로 기대하고 있다”며 “이 성과와 함께 반응활성과 선택성이 우수한 새로운 촉매도 개발했다”고 말했다. 이영균기자