오존층에 덜 해로운 나일론 전구체를 만드는 다양한 방법

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-12-26

대만의 칭화국립대(National Tsing Hua University)의 연구자들이 일반적으로 나일론(nylon)으로 알려진 합성고분자를 위한 전구체(precursor)를 만드는 방법을 개발하는데 성공했다. 동 대학의 Kuo Chu Hwang와 Arunachalam Sagadevan은 Science지에 게재된 논문에서 이 과정을 상세하게 기술하고 있으며 그들이 발견한 결과가 왜 중요한지에 대해 설명하고 있다. 특히, 팬티스타킹, 로프 및 엄청난 다른 종류의 응용에 이용될 수 있는 나일론을 만들기 위해, 제조자들은 우선 질산(nitric acid)을 육각형 모양의 탄소분자(사이클로헥산, cyclohexane)나 코발트, 구리, 망간, 바타듐산염(vanadate salt), 고압 산소 등과 함께 혼합함으로써 아디픽산(adipic acid)을 만들었다. 아디픽산과 더불어 이 과정은 아산화질소(nitrous oxide)를 방출하는데 이 물질은 지구의 오존층에 해로운 영향을 주기 때문에 온실가스라고도 불린다. 나일론과 아디픽산(아디픽산의 대부분은 나일론으로 만들어진다)이 가장 일반적이며, 연구자들의 연구 결과 매년 대기 중으로 8백만 톤의 8%에 해당하는 아산화질소가 나일론의 생산을 위해 아디픽산을 만드는 과정에서 방출된다고 한다. 이 새로운 연구에서, 연구자들은 어떤 아산화질소도 방출하지 않으며 보다 간단하고 비용효과적인 아디픽산 생산 기술을 개발했다. 질산(nitric acid)을 시클로헥산(cyclohexane)(혹은 시클로헥산올(cyclohexanol), 혹은 시클로헥사논(cyclohexanone)에 첨가하는 대신 연구자들은 오존 버블(ozone bubble)과 자외선(UV light)을 추가로 가했다. 자외선은 오존을 깨뜨려 산소를 만들어내 반응성이 뛰어난 산소를 방출하게 만들었다. 그러한 원자들은 스스로가 탄소 분자들에 결합해 이들의 결합을 약하게 만들고 결국에는 육각형의 고리가 깨지게 만들어 아디픽산을 만들었다. 연구자들은 그 과정에서 높은 압력이나 다른 새로운 요소들이 필요하지 않았다고 보고했다. 이번 발견에 흥분한 두 연구자들은 동일한 방법을 다른 거대한 탄화수소들을 대상으로 적용해 보았다. 결과적으로 그들이 발견한 것들은 보고되지 않았지만 연구자들은 그 가능성이 충분히 존재하며 다른 연구자들이 동일한 것들을 빠른 시일 내에 수행해 보았으면 좋겠다고 제안했다. 이러한 연구 결과들은 지구에 해롭지 않은 다른 일반적인 재료물질들을 만드는데 큰 도움이 될 수 있을 것이다. 이에 대한 보다 자세한 연구 결과는 [One-pot room-temperature conversion of cyclohexane to adipic acid by ozone and UV light, Science 19 December 2014: Vol. 346 no. 6216 pp. 1495-1498. DOI: 10.1126/science.1259684]를 참고하기 바란다. 그림: 질산을 만드는 산업적인 프로세스와 연구자들이 개발한 프로세스 사이의 비교 5494200370b71.jpg http://phys.org/news/2014-12-pair-nylon-precursor-ozone-layer.html