[뉴스웍스=백진호 기자] 국내 연구진이 석탄이나 경유, 휘발유를 사용할 때 발생하는 유독물질을 분해하는 새로운 촉매 설계법을 개발했다.

울산과학기술원(UNIST)은 조재흥 화학과 교수팀이 금속-활성산소종의 하나인 '망간-히이드록소 종'이 유독성의 방향족 탄화수소인 안트라센을 분해한다는 사실과 해당 반응이 전자 전달 원리에 의한 것임을 규명했다고 28일 발표했다. 

안트라센은 석탄이나 타르 같은 연료를 사용하는 산업시설이나 화석연료를 쓰는 자동차 배출가스에서 주로 발생한다. 공기 중에 섞이면 대기오염을 유발하고, 생체 내에서는 돌연변이를 유발한다.

안트라센은 벤젠 고리 3개로 이뤄진 다환 방향족 탄화수소로, 용해도가 낮고 화학적으로 안정적이다. 이에 분해하려면 높은 온도와 압력이 필요하다.

연구에서는 저온 조건에서 안트라센을 분해할 수 있는 촉매를 설계하는 방법을 발견했다. 자연계에서 금속 효소는 외부의 산소와 전자를 이용해 '금속-활성산소 중간체'를 형성하고, 이 중간체가 분해 반응에 직접 관여한다. 연구에서는 요오도소 벤젠을 통해 '망간-하이드록소 종'을 합성, 해당 물질이 안트라센의 분해 반응에 관여하는 과정을 규명했다. 그 결과, 망간-하이드록소 종은 전자 전달 반응으로 안트라센을 분해했다.

조재흥 교수는 "생체 모방 화학을 통해 합성한 망간-하이드록소 종의 높은 환원 전위 특성으로 환경오염물질인 안트라센을 저온에서 분해, 마커스 이론을 통해 이 같은 현상이 일어나는 전자 전달 반응의 원리를 처음 분석했다"며 "환경과 산업 분야에서 환경오염물질을 분해하는 촉매를 개발하는 데 도움을 줄 것"이라고 밝혔다. 연구 결과는 화학 분야 저명 국제학술지인 '미국화학회지(JACS)'에 발표됐다.