[아이뉴스24 정종윤 기자] 한국기술교육대학교는 에너지신소재화학공학부 김태용 교수 연구팀이 서울대학교 한정우 교수, 한국생산기술연구원 백자연 수석연구원과 함께 5-하이드록시메틸푸르푸랄(5-HMF, 이하 HMF)을 고효율·친환경적으로 생산할 수 있는 촉매 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.
HMF는 바이오매스 기반 고부가가치 화합물로, 친환경 플라스틱·의약품·연료 등 다양한 분야에 활용될 수 있다. 관련 시장은 연평균 9.5%씩 성장해 2033년 25억 달러 규모에 이를 것으로 전망된다.
연구팀은 이번에 과당(프룩토오스)과 포도당(글루코오스) 등 6탄당을 HMF로 전환할 때 사용되는 기존 산성 촉매의 단점을 개선한 새로운 촉매를 개발했다. 기존에는 고온에서 생성되는 부산물이 촉매 표면을 막거나, 강산성 반응물로 인해 장비가 부식되는 문제가 있었다.
김 교수팀이 개발한 촉매는 반응 중에는 액상으로 고르게 퍼져 포도당과 잘 섞이고, 반응 후에는 고체로 변화해 99% 이상 회수할 수 있다. 5회 이상 재사용 실험에서도 수율이 약 95%로 유지돼 실용성이 높다는 평가를 받았다.
특히 이 촉매를 활용한 반응 과정에서 연구팀은 포도당이 기존처럼 과당을 거치지 않고, ‘2,5-안하이드로만노스(AHM)’라는 중간물을 통해 직접 HMF로 전환되는 새로운 반응 경로도 규명했다. 이는 HMF 제조 공정을 한 단계로 단축할 수 있다는 점에서 의미 있는 성과로 꼽힌다.
김태용 교수는 “촉매 재사용성과 공정 안정성, 환경적 지속 가능성을 모두 확보했다”며 “실험과 계산과학을 바탕으로 반응 메커니즘을 입증해 학문적으로도 기여한 바가 크다”고 말했다.
이번 연구 결과는 환경공학 분야 국제 학술지인 'Applied Catalysis B: Environmental and Energy (IF 20.3)' 2025년 6월 온라인판에 게재됐으며, 오는 12월 정식 출판될 예정이다.
/천안=정종윤 기자(jy0070@inews24.com)
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