혹시 ‘촉매’라는 단어를 들어보신 적이 있으신가요? 조금 생소한 화학용어처럼 들릴 수도 있지만, 사실 촉매는 플라스틱 제품을 만드는 데 중요한 역할을 합니다. 화학제품 대부분이 촉매반응의 도움으로 만들어지기 때문인데요. 특히 가장 많이 쓰이는 폴리에틸렌(PE)이나 폴리프로필렌(PP)를 만들기 위해서는 촉매가 반드시 필요합니다. 오늘은 ‘촉매’란 무엇인지, 그 종류로는 어떤 것이 있는지 살펴보도록 하겠습니다.
화학반응을 돕는 #촉매란?
‘촉매(觸媒, catalyst)’는 스스로 변하지는 않지만, 화학반응 속도를 더 빠르거나 느리게 조절하는 방식으로 화학반응을 돕는 역할을 합니다. 화학반응이 일어나기 위해선 활성화에너지가 필요한데요. 활성화에너지가 낮으면 반응이 쉽게 일어나는 반면, 에너지가 높을 경우엔 반대입니다. 이때 촉매는 활성화에너지를 변화시켜 화학반응을 조절합니다.
플라스틱을 탄생시킨 #지글러-나타 촉매
에틸렌을 중합시켜 폴리에틸렌으로 만드는 촉매가 바로 ‘지글러-나타(Ziegler-Natta catalyst) 촉매’입니다. 1953년 칼 지글러는 우연히 에틸렌을 쉽게 중합할 수 있는 촉매를 발견했으며, 이를 줄리오 나타가 더욱 발전시켜 플라스틱의 상업화에 크게 기여했습니다.
고분자 소재 생산을 가능하게 한 #메탈로센 촉매
메탈로센 촉매는 2종 이상의 촉매를 이용해 화학제품의 강도와 가공성을 획기적으로 높인 것입니다. 촉매 기술에 따라 정교하게 고분자의 구조를 조절할 수 있는데, 메탈로센 촉매의 구조에 따라 중합 특성을 원하는 방향으로 유도해 고분자 합성이 가능하게 되어, 기존 촉매 기술로는 생산하기 어려운 고분자 소재를 생산할 수 있게 되었습니다.
차세대 #메탈로센 하이브리드 촉매 시스템
메탈로센 하이브리드 촉매 시스템은 한화솔루션이 개발한 기술로, 기존 촉매의 물성을 한 단계 개선한 것입니다. 이 기술 덕분에 고온·고압·강한 자극 상황에서도 50년 간 사용할 수 있는 높은 강도의 고성능 제품 생산할 수 있게 됐습니다. 또한 기존 중합기술의 한계로 만들 수 없었던 새로운 고분자 소재 생산이 가능해져 차세대 촉매로 주목받고 있습니다.
친환경 접착제를 만드는 #고활성·고선택도 나노-니켈 촉매
니켈 나노입자는 표면적이 크고, 고활성이기 때문에 뛰어난 촉매효과를 지니고 있습니다. 한화솔루션은 세계최초로 고활성·고선택도 나노-니켈 촉매 기반의 ‘수첨석유수지(H-HCR, Hydrogenated HydroCarbon Resin)’ 기술을 개발, 기저귀나 생리대 등 위생용품과 식품용에 사용되는 친환경 접착제를 생산했습니다.
이는 고체분말 촉매를 액상 반응물에 분산시켜 반응하는 방식을 이용한 것인데요. 반응물 내 이중결합만 선택적으로 수소를 첨가해 제거하는 방식입니다. 그 결과, 수첨석유수지에 필요한 투명, 내열안정성, 무독성을 갖춘 제품을 생산할 수 있게 됐습니다.
#폐플라스틱 화학적 재활용 위한 촉매기술 적용
최근 한화솔루션은 폐플라스틱 재활용을 위해 열분해기술에 석유화학 촉매기술을 적용하려는 시도를 하고 있습니다. 나프타보다 무거운 탄화수소들을 촉매작용에 의해 선택적으로 분해하여 나프타 범위의 탄화수소로 전환시킴으로써 나프타 수율을 크게 증가시키고, 이를 통해 전환된 원료 케미칼을 이용해 새로운 플라스틱 제품을 만드는 기술입니다.
우리에게 꼭 필요한 플라스틱 제품들을 생산하고, 또한 폐플라스틱을 재활용하여 환경까지 생각한 ‘촉매기술’! 한화솔루션은 앞으로도 지속적인 연구개발을 통해 인간과 자연을 위한 안전하면서도 편리한 화학기술을 위해 노력하도록 하겠습니다.
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