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3 CONTENTS 모스크바 2011 러시아 화학기술 현황 01 분석, 무기, 물리 화학 01 도 입 03 러시아가 선두자리를 차지하는 화학 및 화학공학의 방향 30 무기화학 38 A.A. 보츠바르 러시아무기재료연구소 38 나노결정 고체자성 소재(Nanocrystalline magnetic solid Materials) 38 안정된 지르코늄 산화물 39 고전류 저온(NbTi, Nb3Sn) 및 고온(BiSrCaCuO, YBaCuO) 초전도체 40 러시아과학아카데미 우랄분원 고온전기화학연구소 41 나노결정 실리콘섬유를 전기화학적 기술로 제조 41 금속섬유제조 42 용융염 전기분해 기술을 이용해 몰리브덴과 몰리브덴 제품 제조 43 용융염 전기분해 기술로 레늄과 레늄을 이용한 제품들 제조 43 플래티넘 금속과 그 합금 제조 44 단결정 텅스텐 제품 제조를 위한 전기분해기술 45 나노결정 텅스텐청동 45 러시아과학아카데미 시베리아분원 G.K. 보레스코프 촉매연구소 46 프로톤전도성 고분자전해질을 가진 H2/O2 연료전지 캐소드를 위한 전기촉매제 Pt/C 46 디젤연료의 수소화처리에 이용되는 촉매제 재생 47 디젤연료의 수소화처리를 위한 촉매 47 iii

4 러시아 화학기술 현황 열안정 바나듐 티타늄 나노촉매로 가스에서 질산화물 제거 48 새로운 형태의 나노 및 미세구조 탄소섬유 48 유리섬유촉매 49 러시아과학아카데미 시베리아분원 A.V. 니콜라예프 무기화학연구소 50 순수 희토류금속 제조 50 수소화리튬기술로 모노실란 생산 51 레이저 및 신틸레이션 결정소재:성장증식기술과 방법의 현대화 Li2Zn2(MoO4)3 결정의 합성, 구조, 속성 51 백금과 비철금속들의 이중 착염 이기종 촉매와 비평형 고체 솔류션의 유망한 전구물질 열분해기술로 이중착염 나노합금 형성 53 칼코게나이드금속착물 합성 새로운 종류의 화합물 폴리옥소티오메탈레이트 54 배위, 클러스터, 초분자 무기화합물 화학 유기금속 다핵 화합물 55 기능소재들의 물리화학과 기술 고도로 분쇄된 그래파이트와 그라펜 박막 56 물질의 분리 및 정화를 위한 물리화학적 기초 57 러시아과학아카데미 A.V. 톱치예프 석유화학합성연구소 58 물에서 산소를 높은 효율로 제거할 수 있는 막기술 58 탄화수소의 탈수소화를 위한 나노구조 금속탄소 촉매 59 신탄소소재 및 기술 연구소 60 거품발생 온도가 낮은 산화 그래파이트 60 전기화학적으로 삽입시킨 그래파이트로 만든 그래파이트 호일 61 러시아과학아카데미 N.S. 쿠르나코프 일반무기화학연구소 62 특정성질을 띠는 무기물질의 유도합성과 이를 이용한 기능성 소재 제조 팔라듐과 백금의 이종금속 카르복실산염으로 만든 촉매활성소재 62 전이금속과 희토류금속 산화물로 만든 재료 63 클로소 보레이트 대용물질의 합성 65 러시아과학아카데미 화학적물리문제연구소 67 촉매를 이용해 초유동 헬륨의 양자소용돌이에서 나노와이어를 형성 67 단일벽 탄노나노튜브 전기아크제조 기술 69 고선택성 촉매기술. 촉매막을 이용한 가벼운 알케인의 탈수소화 70 이핵 니트로실 철복합체에서 일어나는 양자얽힘과 변동 71 iv 한러과학기술협력센터

5 CONTENTS 수소발전을 위한 신소재와 장치 71 연료전지를 위한 백금화된 촉매 72 연료전지를 위한 이온전도성 멤브레인 72 총상치료 과정에서 2차 괴사발전을 예방하는 복합물질 73 러시아과학아카데미 구조적 매크로운동역학 및 재료과학문제 연구소 74 SHS 세라믹 소재와 제품 74 러시아과학아카데미 A.N. 프룸킨 물리화학 전기화학연구소 76 연료전지의 음극을 위한 나노크기 촉매 및 이를 재료로 해서 만든 막 전극 접합체 76 에탄올 직접산화 연료전지를 위한 새로운 촉매와 이 촉매로 만든 막 전극 접합체 77 물리기계적 속성이 증강되고 보호기능이 뛰어난 나노구조 텅스텐 카바이드 코팅 78 산소를 함유한 고속가스기류에서 작동하는 고온기계장치들을 위한 경사기능재료(FGM) 79 알루미늄 옥시수산화물 나노섬유(NOA)로 고다공성 모놀리스 재료 합성 80 누전감소를 위한 초소수성 나노복합재료 코팅 81 러시아과학아카데미 우랄분원 고체화학연구소 81 전이금속 및 희토류금속 다성분 화합물로 만든 기능성 신소재 81 흡착제, 고체합금, 양극복합재료 멤브레인 필터 같은 기능성 소재 및 그 제조를 위한 나노기술 83 고체의 원소 및 동위원소 분석 84 활성알루미늄으로 물을 분해시켜 수소 제조 85 다양한 소재들의 무플럭스 경랍땜 86 엑스선대조용 나노액체 87 은 콜로이드 용액 합성 87 러시아과학아카데미 G.G, 데뱌티흐 고순도물질연구소 88 고순도 실리콘 단결정들 28Si, 29Si, 30Si 88 칼코게나이드 유리와 이를 재료로 하여 만든 광섬유 89 고순도 실리카 유리로 만든 광섬유 89 고도의 물질정화를 위한 화학적 방법들 90 고순도물질 분석 91 v

6 러시아 화학기술 현황 러시아과학아카데미 시베리아분원 고체화학 및 기계화학 연구소 92 선택적 산소투과막 및 산화연료전지를 위한 재료 92 알칼리금속 하이드로설페이트(hydrosulphates)와 디하이드로젠 인산염(dihydrogen phosphates)으로 만든 양자전해질 93 무기물질 기계화학 95 수소저장용 나노복합재료 96 리튬이온전지에 이용할 수 있는 나노 LiFePO4/C 합성 97 물리 및 기계적 성능이 개선된 복합재료 99 러시아과학아카데미 광화학센터 101 감광성 나노시스템 분자설계 101 스티릴 염료와 쿠커비투릴로 만든 광컨트롤 분자조립자들의 자기조립 102 러시아과학아카데미 우랄분원 과학센터 코미화학연구소 103 티타늄 카바이드실리사이드로 만든 나노적층 복합재료 및 마이크로 소성 세라믹 103 러시아과학아카데미 극동분원 화학연구소 104 고체알갱이들의 오염제거를 위한 선택적 흡착제 104 흡착반응재료 및 방사능액체폐기물의 정화 105 방사능에 오염된 이온교환 및 여과 재료의 정화 106 마그네슘합금으로 만든 부식방지 코팅 107 코발트 나노입자들을 가진 자기활성코팅 108 열분해 추출법을 이용해 탄화규소섬유들에 이산화지르코늄 코팅 입히기 108 러시아과학아카데미 시베리아분원 화학 및 화학공학 연구소 109 메조구조 규산염 재료(MSM) 109 C4~C6 알케인들의 이성질화를 위한 황산화 촉매 110 다공성 세라믹 알루미노규산염 매트릭스(PSAM) 111 러시아과학아카데미 I.V. 타나예프 희토류원소 광물원료 화학 및 공학 연구소 112 티타늄을 함유한 농축물질을 가공하여 기능성 재료 제조 112 산업액체폐기물에서 금속양이온을 추출할 때 이용되는 흡착제와 흡착기술 113 나노분말 및 강유전체 복합산화물의 에피택셜 코팅 114 (주) 특수세라믹과학기술센터 «바코르» 115 vi 한러과학기술협력센터

7 CONTENTS 포어크기 조절이 가능한 세라믹 막코팅 여과 부품 115 나노구조 멤브레인을 가진 세라믹 카트리지 필터 부품 116 가스정화시스템을 위한 세라믹 여과 부품 117 분석화학 118 M.V. 로모노소프 모스크바국립대학교 분석화학학과 121 흡착농축을 위한 역학적 방법들과 금속분석을 위한 플로스루 방법 121 사라토프국립공대 122 다성분 가스혼합물 조성 분석 122 상트페테르부르그국립대학교 화학부 123 «전자 혀» 유형의 센서시스템 123 V.I. 베르낫스키 지구화학 및 분석화학 연구소 124 고효율의 크로마토그래프법 시뮬레이션 124 석유에서 무기질 미세불순물들을 농축화 시키는 방법 125 러시아과학아카데미 시베리아분원 G.K. 보레스코프 촉매연구소 126 차등용해의 화학량론적 그래프법 126 러시아과학아카데미 G.G. 데뱌티흐 고순도물질화학연구소 127 고체물질 속 가스형성 불순물들의 분석 127 러시아과학아카데미 시베리아분원 A.V. 니콜라예프 무기화학연구소 128 귀금속을 함유하는 지구화학적 물체들 분석을 위한 샘플준비기술 128 전압전류법과 적정법 결합에 기초한 전기화학적 분석 128 초고속 분석을 위한 가스흡착 다중모세관 크로마토그래피 컬럼 129 러시아과학아카데미 N.S. 쿠르나코프 일반 및 무기화학 연구소 130 액체 액체 크로마토그래피를 위한 새로운 추출 크로마토그래피 기술들과 기기들 130 러시아과학아카데미 A.N. 프룸킨 물리화학 및 전기화학 연구소 132 로켓연료 성분들에서 불순물을 검출하기 위한 물리화학적 방법 132 특정 흡착유도변형 효과에 기초한 가스 및 액체 혼합물 분석법 133 vii

8 러시아 화학기술 현황 러시아과학아카데미 A.V. 톱치예프 석유화학합성연구소 134 새로운 박막크로마토그래피 134 러시아과학아카데미 우랄분원 물리기술연구소 135 고분자복합재료 표면의 국부 및 물리화학적 구조를 나노수준으로 진단하는 방법론 135 러시아과학아카데미 광화학센터 136 광학 헤모칩 136 (주) «코미타», 엑스선분석기술 연구실 137 엑스레이 형광발광 에너지분산 분광법 «X ART M» 유기, 폴리머, 바이오 화학 139 유기 화학 141 러시아 과학 아카데미 라주바예프 금속 유기 화학 연구소 145 디아미드 리간드와 갈륨 복합체에 대한 알킨의 고선택성 부가환화 반응 145 락타이드 중합 신 공법 146 디아자부타디엔 1.4와 금속 아연의 반응 147 안티몬(V)과 산화환원 활성 catecholate 및 o amidofenolate리간드와의 새로운 복합체들 148 스칸듐과 헤테로 사이클 리간드 복합체 148 러시아 과학 아카데미 석유화학 및 촉매 연구소 149 유기합성용 보편적 산화 시제 하이드록시 아다만타논 4 대량 생산 150 황 함유 풀러렌 기반 오일 첨가제 150 단 원자로 마크로라이드 구성 공법 151 광학적 활성 C60 풀러렌 파생물 151 C60 풀러렌과 약리단의 결합 152 러시아 과학 아카데미 우랄 분원 포스톱스키 유기합성 연구소 152 아졸아넬화 화합물 합성 신공법 152 viii 한러과학기술협력센터

9 CONTENTS 니트로닐니트록실 라디칼 합성 신 공법 153 러시아 과학 아카데미 카잔 과학 센터 아르부조프 유기 및 물리 화학 연구소 154 인 유기 화합물을 새로운 리간드들 154 옥사졸리디논에틸화 신 공법 155 키녹살린 3(4H)ona 스파이로 파생물의 새로운 재그룹화 156 러시아 과학 아카데미 젤린스키 유기화학 연구소 157 광학 메모리용 광민감 헤테로고리 화합물 157 초임계 이산화탄소에서 니트라민 제조 158 키랄 유기 화합물 합성 159 fluoroquinolone 항생제 합성용 기본 플루오르아렌 중간물질 제조와 디플루오로벤젠 합성 159 항부정맥, 뇌기능 증진 및 진통 활성을 가진, 신 질소 헤테로 고리 화합물 161 NHK 1 탄수화물 항원 계열 올리고당 입체 방향성 합성 162 항암 나노 백신 163 러시아 과학 아카데미 우파 과학 센터 유기 화학 연구소 164 광학 활성 코리 락톤디올 파생물 164 트리테르페노이드 합성 165 에너지적으로 유리한 조건에서, 개선된 특성을 가진 비닐 계통의 폴리머 제조 165 염소화 사이클로펜테논 기반 새로운 바이오활성 화합물 166 탁솔의 항암 생체 모방물질인 엘루테로사이드 유사물질 합성 166 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 탄화수소 재처리 문제 연구소 167 에틸렌에서 프로필렌 1단계 합성 167 유기 염료 짙은 흑색 안료 168 러시아 과학 아카데미 화학 물리학 문제 연구소 168 안정적인 풀러렌 음이온[C60(CN)5]- 168 바이오 메디슨용 수용성 풀러렌 파생물 169 준 이차원 층상 유기 전도체 170 보호코팅용 알킬케톤 플루오르텔로머 171 새로운 계열의 종양 단독 요법제 수용성 양이온 천연 리간드 철 니트로실 복합체 171 암질환 조합 화학요법용 신 제제 172 ix

10 러시아 화학기술 현황 러시아 과학 아카데미 예니콜로포프 인조 폴리머 소재 연구소 174 불소함유 실리콘 유기 기능성 올리고머와 폴리머들 174 반도체 성질을 가진, 핵 껍질 구조 고분자 유기 화합물 175 러시아 과학 아카데미 용액 화학 연구소 176 공유결합된 칼릭스[4]아렌 포르피린과 칼릭스[4]피롤 포르피린 기반 다기능 거대고리 176 러시아 과학 아카데미 세묘노프 화학 물리학 연구소 177 디니트로질 철 글루타티온 복합체 기반 고혈압 위험 제거용 제제 177 러시아 과학 아카데미 네스메야노프 원소유기 화합물 연구소 179 실리콘 유기 시제 합성 179 질소 헤테로 고리의 인산화 180 찌만트렌 파생물 합성 180 생리 활성 불소 유기 화합물 합성 181 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 이르쿠츠크 파보르스키 화학 연구소 182 할로겐 아세틸렌에 의한 활성 표면상에서의 피롤과 인돌의 직접 에테닐화 182 아세틸렌과 케톤 분자의 자체 조직화 182 고선택성 불소 음이온 센서 183 항산화제 화학 연구소 184 알킬화 페놀 기반 다기능성 황, 질소, 인 함유 항산화제 184 화학 및 원소유기화합물 기술 과학 연구소 186 나노 지르코니움 폴리카르보실란 186 실리콘 유기 화합물 SIEL 187 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 노보시비르스크 바라쥐쪼프 유기 화학 연구소 188 유기 적외선 염료 188 식물성 글리코사이드 및 파르마콘 다당류 초분자 복합체 기반 저용량 약품 제제 188 폴리머 190 러시아 과학 아카데미 고분자 화합물 연구소 197 나노 입자로 변형한 폴리이미드 모체 기반 탄소 섬유 컴포지트 197 인조 소재용 열가소성 폴리이미드 197 x 한러과학기술협력센터

11 CONTENTS 초고분자 폴리아크릴로니트릴 제조 198 비선형 광학 및 photonic 결정 발색단 함유 폴리머 소재 199 발색단 함유 모노분산 폴리머 나노입자 200 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 니콜라예프 무기 화학 연구소 200 금속 유기 배위 폴리머 200 러시아 과학 아카데미 토프치예프 석유화학 합성 연구소 201 새로운 등급의 고투과성 유리형 폴리머 첨가제 실리콘 치환 폴리노르보르넨과 폴리트리사이클로넨 201 혈전 방지 폴리머 소재 202 폴리 하이드록시알케이네이트 인조 생분해 소재 202 러시아 과학 아카데미 젤린스키 유기 화학 연구소 204 프토르삼 39 새로운 소수성 및 소액성 제제 204 열가소성 강화 폴리머 인조 소재 204 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 석유 가스 문제 연구소 206 가열 온도 자체 조절 폴리머 전도 소재 206 트리보공학 폴리머 및 엘라스토머 나노 컴포지트 소재 207 러시아 과학 아카데미 화학 물리학 문제 연구소 208 고강도 에폭시 인조 물질 208 카올린, 규조토 및 보크사이트 컴포지트 폴리에틸렌 합성 209 방향족 탄화수소에 의한 에틸렌의 촉매 텔로머화로 고급 알킬방향족 탄화수소 제조 210 폼폴리스티롤 제품 및 그 제조 장비 210 러시아 과학 아카데미 예니콜로포프 합성 폴리머 소재 연구소 211 기능성 폴리유기 실록산 211 치환된 사이클로펜타논비티오펜 파생물 기반 코폴리머 212 글로우 방전 플라스마에서 폴리머 합성및 변형 213 고 경화성 폴리이미드 성형 분말 214 러시아 과학 아카데미 프룸킨 물리화학 및 전기화학 연구소 215 폴리비닐포르말 기반 흡착 폴리머 소재 215 xi

12 러시아 화학기술 현황 러시아 과학 아카데미 극동 분원 화학 연구소 216 잉크 및 숨겨진 표지용 잉크 발광 첨가물 디(니트레이트)아세틸아세토네이트비스 (1.10 페난트롤린)란타노이드(III) 216 광 변화 폴리머 막 폴리스베탄 217 러시아 과학 아카데미 세묘노프 화학 물리학 연구소 218 위성 통신 분광 영역 고 투과성 도파관 제조용 광중합화 아크릴 인조 물질 B 218 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 화학 및 화학 기술 연구소 219 초고분자 폴리에틸렌 기반 인조소재 219 러시아 과학 아카데미 용액 화학 연구소 221 초 분산 및 나노 분산 폴리테트라플루오르에틸렌 변형 폴리프로필렌 필라멘트 221 폴리머 chemosensory 소재 222 러시아 과학 아카데미 네스메야노프 원소 유기 화합물 연구소 223 내마찰성 하악안면 외과 임플란트용 강화 나노폴리머 시스템 223 다양한 음이온 및 양이온과의 이온액 내 중합 및 축 중합 반응 224 독창적인 특성을 가진 경사 폴리머 소재 제조 225 폴리머 저온 화학 합성 226 시안아크릴레이트 기반 폴리시안아크릴레이트 나노입자들과 나노캡슐들 226 학술회원 레베데프 합성 고무 과학 연구소 227 풀러렌 함유 폴리우레탄 제조 227 테트라플루오르에틸렌 기반3중 브롬함유 코폴리머 228 카르포프 물리화학 연구소 228 폴리테트라플루오르에틸렌의 나노구조화된 변형물 제조 228 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 노보시비르스크 보로쥐쬬프 유기 화학 연구소 230 시아닌 염료의 J aggregated 필름 230 반사 및 투과 홀로그램 기록용 광폴리머 인조 물질 231 유한 책임회사 "나노테흐센터" 232 나노구조화된 소재 "타우니트" 폴리머 인조 소재 232 러시아 멘델레예프 화학 기술 대학교 233 xii 한러과학기술협력센터

13 CONTENTS 가연성이 저하된 열전기전도 폴리머 233 신축성 폼폴리우레탄 및 유기 변형 다층 알루모실리케이트 기반 나노인조물질 234 특수 용도 보호 기능성 에폭시 소재 235 폴리머 금속킬레이트 236 알루미늄 및 강철 식품 통조림 깡통 보호용 에폭시 페놀 바니쉬 237 러시아과학아카데미 시베리아분원 보레스코프 촉매연구소 쌍 뻬쩨르부르그 분원 238 개선된 멤브레인 촉매제용 과불화 코폴리머 제조 기술 238 도료 및 안료 성분용 폴리머 색소로서의 중공입자 라텍스 239 스타브로폴 국립 대학교 240 단백질 탄소 컴포넌트 기반 생분해성 필름 240 모스크바 국립 대학교 화학 학부 241 니트록실 작용에 의한 의사 생체(Pseudo living) 라디칼 중합 241 다기능성 광크롬 액정 폴리머 시스템 242 바이오 기술 244 러시아 과학 아카데미 유전자 생물학 연구소 244 Microcin C 기반 단백질 합성 항균 제제 억제제 244 항암제제 전달용 나노트란스포터 모듈 245 러시아 과학 아카데미 쉐먀킨과 옵치니코프 생유기 화학 연구소 247 barnase barstar 단백질 쌍 기반 다기능성 나노 및 마이크로구조 247 GFP 계열 발광 단백질 변형 248 바이오 폴리머 분리용 인조 흡착제 250 새로운 바이오 활성 폴리펩타이드 251 외피 바이러스에 대해 고활성을 가진 변형된 뉴클레오시드 252 B23/nucleofozmin단백질 올리고머 및 모노머 형태에 대한 항체 253 독소루빈 전달 나노크기 시스템 254 바흐 생화학 연구소 255 단백질 응집체화 및 천연 및 인조 chaperone 작용 메커니즘 255 수소 형성 광바이오촉매제 255 xiii

14 러시아 화학기술 현황 러시아 과학 아카데미 스크랴빈 세균 바이오화학 및 생리학 연구소 257 생분해 플라스틱 폴리하이드록시 부티릴 발러레이트 257 다채널 바이오센서 분석기 258 바이오 활성 키놀린 및 에르고린 알칼로이드 258 러시아 의학 아카데미 북서 분원 실험 의학 연구소 259 천연 항균 펩타이드와 은 나노입자 복합체 259 유한 책임회사 "보스톡파름 이노베이션" 260 천연 바이오폴리머 방향성 화학 구조화 260 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 생물리학 연구소 262 생분해 폴리머 비오플라스토탄 262 에마뉴엘 생화학 물리학 연구소 263 폴리올레핀과 천연 폴리머 기반 바이오 분해 소재 263 입자 표면 폴리머코팅 제조 264 레티날 함유 단백질 광학 스위칭 265 유한 책임 회사 "과학 생산 센터 "암피온" 266 다공성 폴리머 하이드로겔 기반 의료 및 바이오 기술 소재 266 러시아 멘델레예프 화학 기술 대학교 267 생분해성 포장재 및 의료용 대체이식물 제조용 L 폴리 유산 267 바이오 활성 물질 고정화용 폴리머 담체 268 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 보레스코프 촉매 연구소 쌍 뻬쩨르부르그 분소 269 소프트 콘택트 렌즈용 실리콘 하이드로겔 이중 위상 소재 269 약품으로 변형한 폴리머 하이드로겔 270 국립 모스크바 대학교 화학 학부 272 유기인산 살충제 파괴용 효소 바이오 촉매제 석유 및 유기촉매 화학 273 도 입 275 xiv 한러과학기술협력센터

15 CONTENTS 석유 및 유기촉매 화학 279 I.M. 구브킨 석유가스국립대학교 285 메탄을 산화개질 하여 합성가스를 제조하는 데 필요한 고선택성 촉매제 285 러시아과학아카데미 시베리아분원 G.K. 보레스코프 촉매연구소 286 단분자층 촉매 V2O5/TiO2에서 메탄올의 저온산화 286 석유정제를 위한 수소화 반응에 이용되는 이중기능 촉매제 287 러시아과학아카데미 A.V. 톱치예프 석유화학합성연구소(TIPS RAS) 288 바이오가스 농축과 가공을 위한 촉매막 기술 288 러시아과학아카데미 우랄분원 I.Y. 포스톱스키 유기합성연구소 289 폴리염화바이페닐의 액체상 환원적 촉매 탈염소화 289 나노금속산화물로 만든 이종 촉매제 290 러시아과학아카데미 N.D. 젤린스키 유기화학연구소(ZIOC RAS) 292 초임계 조건에서 일어나는 이종촉매반응 292 러시아과학아카데미 화학적 물리문제 연구소 294 촉매를 이용해 2,4,6 트리니트로톨루엔을 부분적 수소화 반응시켜 얻은 생성물 294 파라핀계 탄화수소의 탈수소화를 위한 알루미늄 크롬 촉매를 플라즈마 화학적으로 제조 295 가벼운 알케인(alkane)의 탈수소화를 위한 알루미늄/크롬 촉매 296 공기정화와 살균을 위한 광촉매 장치 296 러시아과학아카데미 구조적 거시속도론 및 재료과학 연구소 298 SHS 금속간화합물에 기초한 산화용 다중금속촉매 298 러시아과학아카데미 시베리아분원 석유화학연구소 300 가스와 석유 정제를 위한 제올라이트 촉매 300 탄화수소 원료 가공에 이용되는 제올라이트의 촉매활성 301 메탄을 벤젠으로 직접 변환시키는 촉매시스템 302 저온크래킹으로 연료유분의 수율 증대 303 폐유와 석유제품폐기물의 정제 304 러시아과학아카데미 시베리아분원 화학 및 화학기술 연구소 305 xv

16 러시아 화학기술 현황 n 알케인 C4 C6의 이성질화에 이용되는 황산염 처리한 산화촉매 305 메탄의 산화이합체반응을 위한 페로스피어 CaO Fe2O3 306 무거운 석유와 석유 잔류물을 증류액 유분들로 가공 307 러시아과학아카데미 시베리아분원 A.E. 파보르스키 이르쿠츠크화학연구소 309 팔라듐 구리를 함유한 촉매활성 탄소소재 309 리그닌의 열촉매 가수분해, 알코올분해, 수소첨가분해 310 과학연구소 "YARSINTEZ" 311 이소아밀렌의 탈수소화 반응을 통해 이소프렌을 제조하는 데 이용되는 촉매 311 올레핀족 탄화수소의 탈수소화반응을 위한 촉매 312 러시아과학아카데미 시베리아분원 G.K. 보레스코프 촉매연구소 상트페테르부르그지원 313 이중핵 페녹시 이민 티타늄할로겐화물 착물을 기반으로 한 촉매시스템 313 새로운 초경도 탄소소재 기술연구소 315 고성능 산업용 피셔트롭스크 촉매 315 사마라국립기술대학교 화학기술학부 316 석유 유분들의 고도정제를 위한 촉매 316 A.M. 부틀레로프 화학연구소 317 이소펜탄 및 이소펜탄 이소아밀렌 유분들의 탈수소화 317 M.V.로모노소프 모스크바국립대학교 화학부 319 촉매, 그리고 벤젠과 아세톤으로 쿠멘 합성 319 유기물질들의 액체상 산화를 위한 '철 함유 촉매' 320 톰스크국립대학교 화학부 321 메탄개질을 위해 이산화탄소를 이용하는 고활성 촉매 321 선택한 분야들의 화학기술 323 도입 323 러시아과학아카데미 시베리아분원 G.K. 보레스코프 촉매연구소 330 N 부틸렌을 산소로 산화시켜 메틸에틸케톤 제조 330 xvi 한러과학기술협력센터

17 CONTENTS 벤젠에서 페놀을 제조하기 위한 ALPHOXTM 331 유동상에서 파라핀의 탈수소반응에 이용되는 미세구형 촉매(KDM) 333 올레핀의 고분자화에 이용할 수 있는 촉매 334 초분자 폴리에틸렌 생산에 이용되는 ICT 8 21 촉매 336 석유수반가스, 플레어 가스 및 그 외 다른 탄화수소 혼합물로 방향족 화합물 제조 337 모터연료 및 액체가스의 단단계 생산공정 338 구조촉매 및 온보드 합성가스 발생기 339 분말재료의 열충격 가공을 위한 장치 CEFLAR 341 디젤 유분의 수첨탈황반응을 위한 촉매 342 러시아과학아카데미 석유화학 및 촉매 연구소 343 에틸렌을 산화염소처리하여 디클로에탄을 제조하기 위한 미세구형 촉매 343 알루미노규산염 미세 메조포어 결정 재료 제조 344 다환화합물의 촉매적 합성 346 러시아과학아카데미 A.V. 톱치예프 석유화학합성 연구소(TIPS RAS) 347 무거운 석유원료의 수소변환 347 무거운 석유원료 가공을 위한 나노크기의 촉매 349 제올라이트 촉매에서 에틸벤젠 합성 350 고체촉매에서 부틸렌으로 이소부탄을 알킬화 351 석유수반가스를 모터연료화 352 바이오에탄올을 모터연료, 올레핀, 방향족 탄화수소로 개질 353 선택적 및 고속 공정을 위한 하이브리드 막 반응기 355 가벼운 탄화수소들을 합성가스로 가공 356 버미큘라이트를 기반으로 하는 촉매 제조 357 러시아과학아카데미 우랄분원 I.Y. 포스톱스키 유기합성연구소 358 항바이러스 제제 «트리아자비린» 358 러시아과학아카데미 시베리아분원 탄화수소정제 연구소 359 개질을 위한 다중금속 촉매 RU 방향족화합물 함유량이 저하된 가솔린 제조를 위한 개질촉매 생산 360 크래킹을 위한 미세구형 촉매 «럭스» 360 에틸렌의 소중합체반응에 필요한 신촉매 361 xvii

18 러시아 화학기술 현황 러시아과학아카데미 화학적 물리문제 연구소 362 공업 및 생활 폐기물을 슈퍼단열모드에서 연소하여 대체연료로 가공 362 피리딘 파생물질을 이용해 새로운 소독제 생산 364 러시아과학아카데미 시베리아분원 화학발전기술문제연구소 365 1,3,5 triamine 2,4,6 trinitrobenzene 의 대량합성 365 러시아과학아카데미 시베리아분원 고체화학 및 기계화학 연구소 366 고속 용해되는 아세틸살리실산 366 치료 효능이 있는 고순도 비스무트 화합물 367 러시아과학아카데미 시베리아분원 A.E. 파보르스키 이르쿠츠크화학연구소 368 새로운 촉매시스템을 이용해 사이클로헥사논옥심 및 아세틸렌으로 인돌화합물 제조 368 카잔국립연구공대 369 마이크로파 방사를 이용해 에틸벤젠의 탈수소반응을 강화 369 톰스크국립연구공대 370 촉매 반응기 및 공정의 시뮬레이션과 최적화 370 (주) NGO "CATALYSIS" 372 석유의 액체상 촉매 산화 크래킹 372 D.M. 멘델레예프 화학기술대학교 373 블럭형 고다공성 셀 재료의 산업생산기술 373 오존을 함유한 가스를 이용해 석유잔류물을 가공 374 러시아과학아카데미 극동분원 바이오유기화학 태평양연구소 375 항염 및 상처치료 효과가 있는 «네오미틸레인» 375 M.V. 로모노소프 모스크바국립대학교 화학부 377 나노구조 촉매 및 다이아펜(Diaphene) F.P. 제조기술 377 탄소코팅을 입힌 발열성 일산화탄소를 기반으로 한 고효율의 팔라듐 촉매 378 xviii 한러과학기술협력센터

19 01 분석, 무기, 물리 화학 모스크바 2011 러시아 화학기술 현황

20 주관연구기관 : 한러과학기술협력센터, F&F Consulting Co 연구 책임자 : 임상현 박사(한러과학기술협력센터 센터장), 포킨 V.A. 박사(F&F Consulting Co) 참여 연구원 : 플라토노프 유리 부소장(F&F Consulting Co) 몰로트코프 리오니드 박사(F&F Consulting Co) 크라이노바 올가(F&F Consulting Co) 스미르노프 유리(F&F Consulting Co) 이기은(한러과학기술협력센터 연구원) 이명수(한러과학기술협력센터 연구원) 번역 : 정인순(아시아 아프리카대학 교수) 이은희(키에프국립대학 노문학 박사)

21 분석, 무기, 물리 화학 도 입 제 63차 유엔총회는 2011년을 «세계 화학의 해»로 선포하였다. 이런 계기로 «화학은 우리의 삶, 우리의 미래!» 라는 기치( 旗 幟 ) 아래 한해 동안 세계 곳곳에서 많은 화학 관련 행사들이 진 행되었다. 러시아도 예외는 아니어서, 주기율표를 만든 드미트리 이바노비취 멘델레에프와 올 해 탄생 150주년을 맞이하는 젤린스키를 기념하는 다양한 화학 행사들이 곳곳에서 개최되었다. 러시아내에서의 화학 연구와 화학 기술 분야는 자국의 과학자들도 장기적 안목에서 발전 전망 이 크다고 판단하는 분야이다, 이를 위해 러시아 정부도 화학분야의 발전을 위해 노력을 기울이 고 있는데, 화학과 재료과학 분야의 연구개발 사업들이 대체로 «러시아 연방 과학기술 발전의 우선순위»와 «중요한 기술 목록»에 따라 수행되고 있는 것은 그 좋은 예라 할 수 있다. 한러과학기술협력센터는 이러한 세계 추세에 동승하여 러시아의 화학발전 현황에 대한 화학 전문가들의 의견을 수렴하였으며, 무엇보다도 «국제 협력적 시각» 에서 중요한 의미를 갖는 화 학 분야들을 선정하는데 노력을 기울여 «러시아의 화학 기술 현황» 이라는 본 보고서를 발간하 게 되었다. 러시아 화학기술의 총체적 현황 러시아 화학분야 중 특히, 전세계적으로 유명하였던 이론화학, 그리고 유기 및 비유기 합성기 술 발전, 물리화학연구에 필요한 신기술 등은 지금도 중요한 역할을 한다. 이 분야 연구개발사 업들은 대부분 러시아 과학아카데미와 규모가 큰 대학들에서 집중적으로 이루어지고 있는데, 소수의 최고급 전문가들과 첨단기계장비들을 필요로 한다. 기초과학 분야의 성과로는 동위원소 발견을 들 수 있고, '이론화학', 그리고 '유기 및 비유기 합성 기술' 분야의 성과로는 스핀화학의 발전, 새로운 초중원소들(superheavy elements)의 발견, 일련의 촉매문제 해결, 폴리머의 물리 적 상태 이론 개발(the theory of the physical state of polymers), 새로운 반응 및 화학공정 제 어방법 개발 등을 들 수 있다. 미국과 유럽, 일본의 수십 개 대학교 및 기업 연구소들은 천연화합물들의 전합성(total synthesis) 을 중요한 목표 중 하나로 삼고 있는데, 이유는 이 같은 합성연구를 통해 다양한 신약개발과 3

22 러시아 화학기술 현황 관련한 제반문제들을 해결할 수 있기 때문이다. 현재, 러시아에서는 유감스럽게도 신약개발에 이용할 수 있는 화합물들의 전 합성 연구가 모두 이루어지지 못하고 있다. 그러나 그러한 연구 개발 사업을 수행할 수 있는, 역량 있는 연구팀들은 충분히 있다고 평가되고 있다. 촉매 촉매기술은 경제에 상당한 영향을 미친다. 이유는 촉매제가 화학산업과 석유 화학산업, 석유 가공산업, 환경보호, 제약, 식품산업 등 여러 경제분야에서 없어서는 안 될 중요한 요소이기 때 문이다. 러시아가 연간 소비하는 촉매를 금전으로 환산하면 180~200억 루블에 이르고, 이 촉매 제를 재료로 해서 생산되는 제품들(폴리머, 엔진연료, 광물비료, 고무 등)은 GDP의 10~15%를 차지한다. 촉매 연구의 전세계적 경향을 보면, 촉매표면을 원자와 분자 수준에서 연구, 분석하 고, 이렇게 해서 얻은 정보들을 기초로 해서 새로운 촉매와 촉매기술을 개발하는 데 집중하고 있다. 현재 러시아에서 이루어지고 있는 연구개발사업들 중 세계수준의 촉매 관련 기술들을 정리하 면 다음과 같다. 고분자소재 제조(기술이 아닌 촉매제) 재생 가능한 원료를 촉매와 효소로 처리 수소에너지 분야를 위한 촉매공정(catalytic processes in hydrogen energy) 멤브레인 촉매 기술(membrane catalytic technologies) 한편, 환경분야, 선택적 합성 연구, 탄화수소 원료들의 심화 가공(deep processing) 연구가 충 분히 발전하지 못해, 몇몇 산업분야들에서는 촉매와 촉매기술을 여전히 수입에 의존하고 있다. 또 에너지 자원의 가격이 성장하는 시점에서 낙후된 촉매기술을 이용하는 러시아의 질소산업분 야를 근본적으로 현대화 할 필요가 있다. 전문가들은 러시아가 처한 환경을 고려할 때, 국가 차원의 대규모 프로젝트들이 앞으로 러시 아의 과학발전을 이끌게 될 것이라 말한다. 예를 들면, 1) 동시베리아의 교통인프라 발전과 석 유가스화학공장발전 프로젝트 2) 도로포장재료를 포함한 첨단 토목재료 산업분야의 형성 3) 송 유가스관 네트워크 구축 프로젝트 그리고 차세대 촉매기술을 이용해 탄화수소원료들을 심화가 4 한러과학기술협력센터

23 분석, 무기, 물리 화학 공(deep processing)하여 고분자, 인공고무, 광물비료, 건축재료 등을 대량 생산하는 수톤급의 공장건설 프로젝트 등을 들 수 있다. 러시아에서는 분해(cracking)와 개질(reforming), 수소처리(hydrotreating)를 위한 세계수준의 촉매들이 개발되었다. 그러나 수소화 분해공정(hydrocracking) 기술이 없기 때문에 석유의 심화 가공이 불가능한 상태다. 질소산업의 경우, 암모니아합성 과정에서 일어나는 천연가스의 촉매 변화에 대한 심도 높은 연구가 필요하다. 러시아가 현재 강세를 보이는 촉매분야는 탄소합성소재(synthetic carbon materials)와 이를 기반으로 한 촉매제 및 멤브레인 촉매 기술을 들수 있다. 전반적으로 러시아 촉매분야발전의 가속화를 위해 다음과 같은 대규모 프로젝트들을 언급할 필요가 있다. 촉매제와 에난티오 특이합성기술(enantioselective synthesis and technology) 탄소합성소재와 이를 기반으로 만든 촉매제(이 촉매는 식물원료가공과 현대 석유화학산업 에서도 이용될 수 있다) 대규모 화학과 석유화학 생산현장에서 이용할 수 있는 멤브레인 촉매 기술 촉매제와 특정 성질을 부여한 고분자신소재 합성기술 에너지분야와 교통분야에서 이용할 수 있는 환경보호 촉매기술 연구 고생산성 촉매합성 및 테스트 기술(methods of highly productive synthesis and testing of catalysts) 유기 원소 재료와 생산 소련의 붕괴와 함께 시작된 경제적 어려움을 겪으면서 러시아에서는 유기규소 제품들의 생산 이 중단되었고, 이를 수입에 의존하게 되었다. 보로하이드라이드(borohydride)와 카보란(carboranes), 그리고 이들을 기반으로 해서 만든 화 합물들도 같은 사정이다. 생산기계와 장비들까지 모두 분해, 처분되었다. 그래도 러시아는 여전히 첨단부품, 특수화학 기술, 에너지시스템 기술 분야들에서 다른 나라 5

24 러시아 화학기술 현황 들이 갖지 못한 고유의 기술들을 보유하고 있다. 현재 유기원소재료 분야에서 러시아가 보유하고 있는 중요한 기술들을 열거하면 다음과 같다. 염소폐쇄주기(closed cycle with chlorin)를 가진 유기규소 고분자 합성의 중간생성물들 (intermediate product) 및 디메틸디클로로실란(Dimethyldichlorosilane)을 직접 합성시키는 기술 페닐트리클로로실란(Phenyltrichlorosilane)과 그 가공산물들(고무, 액체, 수지, 니스)을 고온 응축하여 합성시키는 기술 디에틸디클로로실란(diethyldichlorosilane), 폴리디에틸실록산(polydiethylsiloxane) 액체, 합성오일(synthetic oils)과 윤활유(greases) 등을 직접 합성시키는 기술 유기규소 고분자 제품들의 지속적인 생산 기술 유망한 유기알루미늄 화합물 알루미늄 수소화물(aluminum hydride)과 붕소화 수소(borane, boron hydrides) 생산 기술 카보란(carborane)과 그 파생제품 생산, 그리고 고에너지 나노분말 제조 기술 이미 해외수준이거나 조만간 그와 비슷한 수준에 이를 수 있는 러시아 기술들은 다음과 같다. 실리카와 알코올로 알콕시실란을 직접 합성(direct synthesis of alkoxysilanes from silica and alcohol) 다결정 실리콘 «태양»의 원료 및 반도체 순도를 위한 원료로 이용할 수 있는 고순도 트리 클로르실란의 직접 합성 나노기술과 나노기술장비 세라믹형성 고분자와 올리고머 생산 복합재료 SiC/C와 С/C, 그리고 이들을 재료로 하여 만든 우주미사일, 항공기술, 원자력산 업 분야를 위한 내열부품들 질병의 진단과 치료를 위한 생물의학분야 나노기술 6 한러과학기술협력센터

25 분석, 무기, 물리 화학 나노소재를 포함한 재료 화학 무엇보다 우리가 사는 이 세상 자체가 온통 화학재료들로 구성되어 있음을 먼저 상기시킬 필 요가 있다. 러시아에는 세계수준의 훌륭한 과학연구소들이 있다. 그러나 다른 나라들에 비해 재 정적 뒷받침이 부족한 것이 사실이다. 특히, 민간 자금 지원도 부족한 상황이다. 러시아 과학아카데미에서는 다음과 같은 연구사업들을 집중적으로 수행하고 있다. 1) 다양한 소재들의 가소성(plasticity), 강도(strength), 성형(formation) 이론 구축, 2) 이들의 전자구조와 속성들이 나타내는 상관관계 파악, 3) 광전도성, 광변색 광학소재(photoconducting, photochromic optical materials), 그리고 광전자공학을 위한 소재 합성, 4) 나노구조 소재들의 자기조직화(self organization of nanostructured materials) 연구 등이다. 최근 러시아가 재료과학분야에서 이룩한 성과들은 다음과 같고, 이에 대해 후에 좀 더 자세히 살펴볼 예정이다. 강도와 부식방지성질이 독특하게 조합되어 있는 질소를 함유한 강철 신소재. 중성자조사(neutron irradiation)가 강철의 파괴인성(fracture toughness)에 미치는 영향을 정 리한 데이터 시간이 지나도 변하지 않는 안정적인 광굴절 고분자복합재료. 이는 광통신과 진단용 적외 선 레이저용으로 전망이 좋고, 동적 홀로그램, 그리고 통신용 레이저 빔 강화와 동영상에 이용할 수 있음. 다양한 유기양이온들을 가진 전이금속들의 옥살산염(transition metal oxalates)으로 만들어 진 분자자석의 결정구조형성의 미묘한 특징. 이 분자자석을 가지고 결정격자 하나에 몇 가 지 기능들이 담겨있는 다기능 화합물들을 제조하였음. 1. 특정성질을 부여하면서 방사성 및 감광성 화학물질(light sensitive and radiating chemical systems)을 분자단계에서 설계, 2. 투명한 사파이어의 대형단결정(large single crystals of leucosapphire) 성장장치 구축. 이를 통해 단결정의 원가를 두 배로 줄일 수 있다. 그리고 단결정의 수요는 태양에너지발전(solar Energy), 마이크로일렉트로닉스(micro electronics) 와 깊은 관계가 있음. 건축재료과학 우주항공산업, 기계산업에서 이용할 수 있는 나노크기의 복합 세라믹 재료 제조. 이는 자기 7

26 러시아 화학기술 현황 전파고온합성(self propagating high temperature synthesis) 기술로 실현함. 광통신시스템, 광섬유레이저, 광섬유센서 부품 제조에 이용할 수 있는 광손실이 적은 유리 섬유(glass fibers) 나노기술과 나노소재 분야에서 활동하는 러시아 과학자들이 그 동안 러시아 과학발전에 필요 한 기초를 든든히 닦아 놓았는데, 특히, 콜로이드 화학(colloidal chemistry)과 촉매 및 초분산 시스템에서 그 성과가 두드러진다. 한편, 반도체와 유전체(dielectric) 나노입자들을 제조하고, 변형시키며, 그 구조와 물리화학적 성질을 규명하기 위한 목적으로 «나노실험실» 프로젝트가 개발되었다. 먼저 백금과 텅스텐, 알 루미늄 산화물들을 이용해 «나노 실험실»의 가능성을 시험하였는데, 실험결과 밝혀진 결과와 효과들은 앞으로 유전체 박막(dielectric films) 구조분석의 기초가 될 것이다. 고순도 재료 제조 러시아의 기술적 안전은 다음과 같은 요소들을 포함하는 '고순도 제품 보장' 정책에 달려 있다. 기본 시약들과 고순도물질들을 생산하고, 신제품들의 출시를 신속히 추진할 수 있는 시스 템을 구축. 고순도물질 제조기술의 기초를 개발하고, 기술적 실현에 필요한 인증을 담당하는 과학기관 을 설립. 고순도 물질의 제조 및 분석의 기초들을 정리하고 실현할 수 있는 과학기술 및 프로젝트 기관 설립. 구소련에는 위에서 언급한 전반적 고순도물질 기술안전 시스템이 존재했었다. 그러나 현재는 그 중 몇 가지만 남아 있다. 예를 들어, 생산시스템의 경우 구소련에서 물려받은 유산이 대부분 로스아톰에 남아 있고, 개발된 기술들은 러시아과학아카데미와 일부 대학들이 보유하고 있다. 현재, 러시아에서 생산되는 고순도물질 목록이 크게 감소되었다. 대형산업체들을 대신하고 있 는, 또는 해외주문을 소화하는 과학기관들 부속으로 설립된 소규모 업체들에서 조금 생산되고 있는 정도다. 그래도 과학연구는 여전히 높은 수준을 유지하고 있다. 수요 전망. 첫째, 최근 고순도 제품에 대한 러시아 국내수요가 증가하고 있다. 둘째, 나노소재 8 한러과학기술협력센터

27 분석, 무기, 물리 화학 와 나노기술 발전을 위해서도 분말형태를 띤 고순도재료들이 필요하다. 셋째, 러시아 기술이 여 전히 높은 수준을 유지하고 있어 해외주문을 받고 있는 다양한 산업분야들에서도 고순도 물질 을 필요로 한다. 중요하고 획기적인 기술과 재료. 2030년까지 없어서는 안 될 주요 고순도 재료들과 기술들을 다음에서 간략히 정리하였다. 기능성 재료(할로겐화물, 수소화물, 유기원소화합물, 가스 등)를 위한 고순도 휘발성 물질. 고순도 석영유리(silica glass)를 재료로 하는 가시광선용 및 근적외선용 광섬유. 집적 및 비선형 광학(integrated and nonlinear optics)을 위한 고순도 물질(유리, 결정, 중금 속화합물로 만든 박막) 고순도 나노소재 전력전자공학(Power Electronics)을 위한 재료(실리콘, 카바이드 등) 중간적외선의 전력 및 스트레이트 광학(power and straight optics of mid IR range)을 위한 고순도 재료 고순도 동위원소로 농축시킨 물질 및 모노 동위원소 물질들로 만든 재료(materials based on high isotopically enriched compounds and mono isotopic) 고순도 내화 금속, 그리고 이를 재료로 해서 만든 합금, 탄소 기능성 재료들의 기체상 화학증착(vapor phase, chemical vapor deposition of functional materials) 광학부품, 간섭 및 보호 코팅의 표면 처리 초분자와 나노크기 분자의 자기조직화 시스템 (Supramolecular and nano scale self organizing systems) 구성요소들을 스스로 하나의 모듈로 조립하는, 즉 자기조직화에 기초한 하이브리드 나노시스 템을 개발하게 되면, 이를 이용해서 2차원재료, 미니센서, 촉매표면 같은 다양한 종류의 나노 장치들을 만들 수 있다. 9

28 러시아 화학기술 현황 유기발광다이오드(organic light emitting diodes)에 나노 크기의 초분자구조들을 이용함으로써 최다수( 最 多 數 ) 색상을 가진 컴퓨터 모니터용 좁은 전기발광 라인들(narrow lines electroluminescence) 을 만들 수 있다. 또 광학컴퓨터를 위한 전기변색 유기폴리머 소자들(electrochromic organic polymer devices)을 개발할 필요가 있는데, 이 소자는 전기장을 일으킬 때 90~95% 범위에서 전송(transmission)을 변화시키고, 응답시간(response time)은 약 0,05초, 주기가 1백만 회 이상 에 이르러도 성능이 저하되지 말아야 한다. 구조화된 평면표면(textured planar surfaces) 제조와 관련된 기술 개발은 대학들에도 중요한 의미를 갖는데, 무엇보다 신과학기술분야 인력양성이라는 점에서 중요하다. 그러나 개발자들의 경험과 지식만 중요한 게 아니라, 첨단과학기술을 이용해 만든 재료와 제품샘플들 자체도 중요 한 의미를 갖는다. 획기적 기술들 응답시간이 서브피코초(subpicosecond)인 비선형 광학 층상 박막 구조(non linear optical film layered structures). 가시광선과 적외선 영역에서 정보레이저빔을 강화시키는 얇은 광굴절층. 이는 저주파 트랜 지스터를 만드는 데 이용된다. 그리고 이 층의 이득 변조 레이저빔(gain modulated laser beams)은 층(layer)에 가한 전기장의 세기에 비례해 강화된다. 3차 오더(third order) 감지능력이 강화된 초분자 구조를 합성. 이 초분자구조를 작동메모리 와 저장메모리 부품으로 이용하면, 정보 레이저빔의 높은 강화율을 보장해준다. 유기재료와 이를 이용해 만든 다용도 장치들 러시아의 «전기발광고분자(electroluminescent polymers)» 분야의 연구개발사업은 주로 러시 아과학아카데미에서 이루어지고 있다. 특히 유기전기발광소자들(organic electroluminescent materials)을 이용해 차세대 정보의 시각화 시스템들(visual display systems of information)이 개발되고 있다. 광전기활성고분자(photo electro active polymers)로 만든 전기발광소자는 상업화 가능성이 가 장 높다. 유기 고분자 재료를 산업에 이용하는 방법은 두 가지가 있는데, 하나는 차세대 평면 및 플렉서블 디스플레이(flat and flexible displays)를 만드는 것이고, 다른 하나는 고효율의 고 10 한러과학기술협력센터

29 분석, 무기, 물리 화학 체 광원(high efficiency solid state lighting sources)으로 이용하는 것이다. 유기 소재로 만든 샘 플들이 내는 빛방출 정도는 백열등보다 훨씬 뛰어나고, 수명도 총 3만 시간으로 백열등보다 50 배나 뛰어나다. 2020년까지 백열등을 반도체광원으로 모두 교체할 경우 절전 능력이 50%까지 가능해진다. 이 분야의 중요한 기술들 빛 에너지를 전기에너지로 유기적으로 변환시키는 기술(organic converters of light energy into electrical) 유기 트랜지스터, 비선형 광학 소자, 고체 전기변색 층(Solid state electrochromic layers) 제조기술 다양한 센서(화학적 및 생물학적 나노센서), 그리고 화학 및 의학 및 생물학적 보호 수단 제조기술 전기변색 고분자 플렉서블 패널 전기변색 유리를 이용하면 실내 에어컨 및 조명시설에 들어가는 에너지를 40%까지 절약할 수 있다. 해외에서는 이미 «Sage Electrochromics Inc.»에서 생산, 출시하는 전기변색 스마트 창문을 이용하고 있다. 그러나 가격이 비싸고 수명이 길지 못해(2~2,5년) 널리 이용되지 못하고 있다. 이 외에 고분자 플렉서블 박막으로 만든 코팅이 개발 중인데, 이는 코팅한 대상물의 보이 는 형태를 변경시킬 수 있다. 러시아에서는 규산염을 재료로 하는 전기변색 창문들이 개발되었다(«TGE» 사). 가격은 루블/m 2 이상이고, 수명은 2,5년이다. 이와 관련된 연구는 러시아 과학아카데미와 연방국 영기업 <러시아항공재료연구소(FSUE VIAM)>에서 수행되고 있다. 전기변색 플렉서블의 가격은 3000 루블/m 2 이하로 예상되는데, 이 전기변색 패널을 이용해 첨단 군사장비들에 이용할 수 있는 어댑티브 코팅(adaptive coatings)을 개발, 제조할 수 있을 것이다. 전기변색 플렉서블패널을 성공적으로 제조하려면, 먼저 전기변색 다층구조들의 기능부품개발 에 필요한 기초연구부터 수행하여야 한다. 한편 러시아 과학아카데미와 <러시아 항공재료 연구 소>는 그 동안 수행한 일련의 선행연구들을 통해 이미 '투명한 플렉서블 전도성 고분자 박막 11

30 러시아 화학기술 현황 (flexible transparent conductive polymer films)'을 제조하고, 또 '전기변색 시스템'을 선택하는 데 필요한 원칙적인 접근방법들을 개발하였다. 중요한 기술들 전도성 고분자와 전이금속 산화물로 이루어진 나노복합재료를 이용해 제조한 전기변색층 고분자 박막에 입힌 투명한 전기전도성 나노구조코팅 다분지형 고분자들(hyperbranched polymers)과 나노입자들로 만든 겔 전해질(gel electrolytes) 전기화학 재료과학 이 분야는 주로 두 가지 방향으로 발전하고 있는데, 하나는 평형시스템에서는 달성이 불가능 한 기능을 가진 나노크기의 복합재료를 합성하는 것이고, 다른 하나는 정밀기기들(주사터널현 미경과 원자힘현미경AFM)을 이용해 양자점들을 형성하고 전자공학나노장치들을 제조하는 것 이다. 사실상 러시아의 나노복합재료 합성사업은 1990년대부터 시작해 많이 축소되었고, 이로 인해 이 분야 기술이 현재 다른 나라들에 뒤처져 있다. 그나마 정밀기계를 이용한 작업은 지금도 활 발하게 진행 중이긴 하지만, 이는 순전히 소수 연구팀들의 열성 덕분이다. 여러 면에서 지원이 많이 필요한 분야이다. 한편, 그 동안 이룩한 기초연구사업 성과들을 이용하면, 초전도 화합물(superconducting compounds) 제조에 이용할 수 있는 새로운 메조크기의 재료를 개발하고, 마이크로 캡슐 시스 템도 만들 수 있게 된다. 이 분야 주요 기술들 금속 모노결정체 제조(создание монокристаллов металлоc) 주사터널링현미경 [scanning tunneling microscope(stm)] 일정한 크기를 가진 금속 나노입자들, 단분자 터널 접합(monomolecular tunnel junctions) 이러한 기술들은 러시아가 이미 보유하고 있는 것들이지만, 기초연구와 응용연구를 기반으로 할 때에만 그 실체를 온전하게 보여줄 수 있을 것이다. 12 한러과학기술협력센터

31 분석, 무기, 물리 화학 특수성질을 가진 고분자 복합재료 고분자 복합재료와 엘라스토머는 우주미사일과 항공산업, 자동차산업, 기계, 조선, 의료, 의료 장비, 건축, 식품산업, 경공업 분야에서 널리 이용되고 있고, 또 마이크로일렉트로닉스와 에너지 산업, 환경보호 등에 필요한 보조재료 등으로도 이용되고 있다. 러시아의 고분자 소비량은 서유럽과 미국, 일본, 중국 등에 10~20배 정도 뒤떨어져 있다. 예 를 들어 폴리에틸렌 파이프의 소비규모는 35만 톤이고, 계획 중인 생산분야 연간 성장률은 5% 밖에 되지 않는다. 특수용도의 접착제, 코팅, 밀봉재로 이용되는 올리고머와 엘라스토머의 생산 상황은 더욱 열악하다. 그러나 최근 이 상황이 조금씩 긍정적으로 변하고 있다. 예를 들어 타타 르스탄공화국과 시베리아 서부에 고무와 폴리올레핀 공장들이 건설되고 있다. 전문가들은 고분자를 널리 이용하려면, 먼저 다양한 종류의 고분자 제품들을 시험 생산하고, 대량 생산할 국립과학기술센터들을 설립할 필요가 있다고 말한다. 그러므로 수톤급의 고분자 대량생산 기술표준을 향상시키고, 특별 사양(special specifications)을 가진 고분자 제품 출시를 조직하는 것이 중요하다. 그리고 환경적 문제가 있기는 하지만, 러시아가 계속하여 페놀 포름알데히드 고분자 생산할 필요가 있는데, 이유는 일련의 특성들을 비교하건대 러시아 제품이 수입품들보다 훨씬 뛰어나 기 때문이다. 가장 유망한 고분자 연구개발방향은 다음과 같다. 일정한 특성을 나타내는 특수구조를 취하는 공중합체들의 분자설계와 합성 통제가 가능한 전기광학 및 흡착, 그리고 투과성(permeability) 등의 특성을 갖는 고분자 시 스템. 이 고분자 시스템은 외부자극들(온도, 조명, 성분, 전기장 또는 자기장 세기)로 인해 변하지만, 모두 복구가 가능한 변화를 한다. 친환경적 방법을 이용해 고분자를 대량 합성(그린 화학) 방향성 카보사이클릭 및 헤테로사이클릭 고분자 첨단산업분야에서 발생하는 과제들을 해결한다는 점에서 이 같은 사업의 발전은 충분히 현실 적이다. 폴리헤테로아릴렌(PHA, polyheteroarylenes)은 독특한 성질을 갖는 고분자이다. 이를 재료로 13

32 러시아 화학기술 현황 하여 만든 제품들은 300~600 의 고온 환경, 즉 공기 및 다른 매질들 속에서 이용될 수 있다는 장점을 갖는다. 그러므로 이 재료는 무엇보다 우주항공산업과 전자공학, 광전자공학, 전기기계, 수소발전산업 등에서 중요한 의미를 갖는다. 톤 단위에 이르는 시험생산을 하게 될 때, 고가의 장비들이 필요 없고, 다양한 화합물 생산이 가능하다. 해당 모노머의 수요와 생산은 화학기술적 기반이 얼마나 발전하는가에 달려 있다. 낮은 열전도성, 높은 내열성과 기계적 강도, 내식성을 갖는 복합재료 러시아에서는 이러한 복합재료를 위해 내화성 나노분산 화합물을 첨가한 폴리카보실란, 폴리 실란, 폴리보르에톡시실록산(poliborethoxysiloxane)을 이용한다. 한편, 현실적으로는 탄화규소 (silicon carbide), 실리콘/탄소 섬유(silicon carbon fibers) 등과 관련한 산업기술도 없고, 공장생 산도 이루어지지 못하고 있다. 그러므로 이 분야 발전을 위해서는 기초연구와 응용연구가 병행 되어야 한다. 마찰에 강한 고분자. 내마모성과(wear resistance)과 감마(antifriction) 성질을 가진 제품들을 포함한 다양한 고분자들이 이에 해당한다. 특징 이용되는 재료가 상대적으로 많지 않다. 북극에서 이용할 수 있는 항공기기용 코팅. 항공기 제작사들이 풀어야 할 아주 중요한 과제는 1) 항공기 표면에 얼음이 생기지 않도록 하고, 2) 더러워지지 않도록 하는 새로운 방법을 모색 하는 것이다. 그러한 방법 중 하나는 소수성(유기불소) 나노복합재료를 이용해 만든 «점착 방지 코팅 기술(anti adhesive coating)»이다. 둘째는 마이크로기계 또는 열효과를 이용해 만든 «통제 가능한» 자기정화코팅(self cleaning "managed" coatings)이고, 셋째는 가시광선과 자외선의 영 향으로 오염물질을 산화시킬 수 있는 광촉매 활성층을 만드는 것이다. 러시아는 점착방지 및 «통제가 가능한» 자기정화코팅 제조기술이론이 많이 발달했다. 그러한 기술과 방법들로 1) 유기불소 및 유기규소 화합물(fluorine organic and silicon organic compounds) 로 만든 소재, 2) 고분자 매트릭스에 나노튜브를 삽입, 3) 통제 가능한 미세구조를 가진 포어층 형성(졸 겔 공정, 리소그래피), 4) 효소를 고정화 시키고(immobilization of enzymes), 5) 광촉매 소재를 첨가해 벌레들 때문에 생긴 오염물을 분해하는 기술 등을 들 수 있다. 이 같은 문제들을 실험실이 아닌 산업 차원에서 해결하기 위해서는 첨단기술장치들을 갖춘 특수과학기술센터들이 설립되어야 한다. 14 한러과학기술협력센터

33 분석, 무기, 물리 화학 최우선 과제들 균일한 구조를 가진 소재를 개발하고 또 그 구조를 변화시키는 기술 다양한 성질의 나노입자들과 나노섬유로 변형시킨 고분자 화합물구조에 대한 실험자료 축 적과 분석 나노입자, 나노섬유들로 강화된 고분자화합물을 위한 전산모델(computational models)과 그 실현방법 나노규산염의 변형 및 변형된 나노규산염을 고분자 재료에 첨가하는 기술 유기 및 무기 하이브리드 재료 형성에 필요한 자기조직화(self organization) 기술 탄소나노소재로 변형시킨 탄소섬유 강화 플라스틱 현재 러시아의 탄소섬유강화 플라스틱 시장규모는 연간 10~20톤에 이른다. 한편, 헬리콥터를 비롯한 항공기제작산업분야 발전계획과 자동차산업 분야에 민간기업들이 등장하면서 탄소섬유 강화 플라스틱 시장이 급속히 발전할 것으로 전망된다. 전문가들은 시장수요가 조만간 연간 수 천 톤까지 성장할 것이라 예상한다. 이 분야의 발전은 과학연구개발 속도, 첨단과학기술장비, 신기술 도입을 위한 환경 조성 등에 달려 있다. 주요 기술 다양한 나노 소재를 가진 고강도 고분자 복합재료 개발 고품질의 나노 소재를 대량생산 내열재료 고효율의 내열재료와 그 제조기술은 '출력 및 중량, 성능 면에서 완벽한 조건을 갖추었고, 시 장경쟁력이 있는 항공기가스터빈엔진(aircraft gas turbine engines) 산업'이 발전하는 데 아주 중요한 역할을 한다. <러시아 항공재료 연구소(All russian scientific research institute of aviation materials)>에서 단결정구조를 가진 터빈블레이드에 이용할 수 있는 레늄과 루테늄을 함유한 니켈내열합금 15

34 러시아 화학기술 현황 (rhenium ruthenium containing nickel superalloys)를 개발하였는데, 내열 능력은 s = MPa이었고, MC NG(ONERA) 또는 MX4(General Electric) 같은 다른 제품들보다 성능이 뛰어났다. 이 기술은 니켈을 기반으로 하는 내열합금에 이용되던 기존의 복잡한 도핑기술들을 대신할 수 있다. 최우선 과제들 다성분 내열성 니오브 공정합금(eutectic alloys of niobium)의 화학성분과 야금술 (metallurgy) 최고 1800 에서 내열능력을 가진 니오브공정합금과 장시간 호환이 가능한 세라믹 금형 (ceramic molds)을 위한 재료 내열코팅재료와 코팅기술 광섬유 재료 광섬유 재료는 섬유광학의 기본이다. 주요 응용분야 광섬유 통신과 정보전송 시스템(optical fiber communication and transmission system) 섬유레이저 온도와 변형, 압력, 이온화 방사선 감지를 위한 광섬유센서 광섬유재료의 장점은 첫째, 고감도이고, 둘째, 전자기 간섭의 영향을 받지 않으며, 셋째, 이를 이용해 킬로미터에 이르는 분산 센서를 제작할 수 있다는 데 있다. 러시아과학아카데미에서 달성한 이 분야 기초연구의 수준이 아주 높아, 섬유광학(fiber optics)과 그 관련분야 첨단기술들의 과학적 기초로 이용될 수 있다. 그뿐 아니라 러시아에서 광손실(optical losses)이 적은 유리섬유기술이 개발되었고, 또 광자 결정(photonic crystals)을 재료로 한 차세대 광섬유 소재 개발사업들이 널리 이루어지고 있다. 16 한러과학기술협력센터

35 분석, 무기, 물리 화학 강도와 탄성, 내식성을 비롯한 다양한 특수성질을 띤 재료 이 분야는 선두그룹에 속한 나라들의 과학기술수준이 일반적으로 대동소이하다는 점을 지적 할 필요가 있다. 그리고 러시아과학아카데미 본원의 기초연구프로그램인 «화학물질제조방법 개발과 신소재 개발»에 따라 진행된 일련의 연구개발사업들 덕분에 '나노소재 이론과 그 이용'에서 중요한 성 과들을 달성할 수 있었다. 이는 금속과 세라믹, 고분자, 복합재료 등 거의 모든 종류의 재료들에 해당한다. 그리고 대부분 프로젝트들은 벌크금속과 세라믹, 고분자 재료, 박막, 분말 등의 강도 와 탄성, 자성, 열 및 기타 속성들을 연구하기 위한 것이다. 러시아는 나노산업 발전에 필요한 과학인력과 학문적 잠재력을 충분히 갖추고 있다. 실제로 150여 개의 과학연구소들에서 2만여 명의 연구원들이 나노기술과 관련한 기초연구, 탐색과 개 발 사업들을 수행하고 있다. 그리고 약 70개 기관과 업체들에서 연간 40억 루블의 나노제품들 을 생산, 판매하고 있다. 나노기술 기계산업을 위한 나노기술. 나노범위의 고도의 정밀성을 가지고 기계가공 및 미립자가공 (mechanical and corpuscular processing)에 이용한다. 무기 및 유기물질들의 «원자/분자 화학조립» 및 «자기조립»을 위한 물리화학적 나노기술. 생물의학적 나노기술(Biomedical Nanotechnology). 나노 스케일의 정확도를 가진 진단과 치료, 외과수술을 수행하고, 유전공학에 이용한다. 러시아가 해외 선진국들과 동일한 수준이거나 또는 조만간 그 수준에 도달할 수 있는 중요한 기술들 텅스텐 카바이드로 만든 고성능의 나노결정 합금 티타늄 카바이드 및 질화물로 만든 나노결정 고체합금 금속의 부식 방지와 예측, 제어 금속과 합금을 부식으로부터 보호하는 것은 중요한 과학기술적 과제이다. 전문가들은 부식으로 인한 직접 손실을 커버하는 데 드는 비용이 경제선진국들의 경우 GNP의 %에 이른다고 한다. 17

36 러시아 화학기술 현황 석유와 가스가 많이 생산되는 러시아의 경우, 파이프라인의 총길이로 볼 때 타의 추종을 불허 한다. 그런데 이 파이프라인들이 부식 때문에 파괴되고 터져서 자주 대형사고를 일으킨다. 실제 로 석유를 채굴하고, 운송, 가공할 때 기계고장의 70%가 부식 때문에 발생하고 있다. 그리고 생산파이프라인만 보면 이 수치는 90%에 이른다. 사실상 환경오염도 부식과 깊은 관계가 있다. 고효율의 부식방지소재가 없고, 또 부식 억제에 필요한 효과적인 방법과 수단들이 결여되어 있어, 야금 및 기계, 항공기제작을 비롯한 일련의 기술산업들의 발전이 더디고, 수 많은 첨단기 술들의 도입도 늦어지고 있다. 이 문제를 해결하기 위해 무엇보다 데이터베이스, 정보안내시스템을 구축하고, 이를 기초로 하여 장시간에 걸친 금속과 합금들의 내식능력을 시뮬레이션하고 예측해야 한다. 기화성방청제(volatile corrosion inhibitors=vci)로 금속보호. 러시아는 기화성방청제 구조변형작 용과 관련한 이론에서 다른 나라들을 많이 앞서 가고 있다. 이미 유기 화합물들의 기화 및 억제 작용 메커니즘이 밝혀졌고, 기화성방청제 기능속성의 변화와 그 예측방법도 개발되었다. 또, 각 각의 성분들이 서로서로의 작용을 강화시켜 주는, 즉 시너지 작용을 하는 혼합물 조성들 (compositions of mixtures)이 개발되었다. 이 덕분에 국내에서 생산되는 원료를 가지고 차세대 기화성방청제와 이를 재료로 한 소재들의 개발과 생산을 보장할 수 있게 되었다. 생태 및 환경관리와 관련한 화학분야 러시아과학아카데미 연구소들에서 개발한 폐기물 감소 방법들을 이용해 가정과 산분야업, 농업 폐기물들을 감소시키고, 또 쓰레기더미와 매립장들을 처리하고, 오염지역을 정화, 복구할 수 있다. 러시아의 연구개발 수준이 다른 나라들에 비해 떨어지는 것은 수요가 충분하지 않고, 또 재정 지원이 뒷받침 되지 못하기 때문이다. 그래도 러시아에는 세계적 수준의 연구를 수행하는 팀들이 있다. 이들이 이룩한 성과들을 보 면 다음과 같다. 열린 체인 형상을 한 새로운 키랄 다중이종원자 화합물(chiral polyheteroatomic ensembles) 과 그 파생화합물들(이는 목재화학원료의 가공산물인 모노테르펜 화합물을 기반으로 하고, 닫힌 형상을 가짐)을 제조하였다. 이 화합물들은 유기 화학, 바이오 유기화학 및 무기 화학 의 시약으로 이용될 가능성이 크고, 또 금속복합 촉매(metalcomplex catalysis)에서도 응용 18 한러과학기술협력센터

37 분석, 무기, 물리 화학 될 것으로 보인다. 염소화 파라핀(chlorinated paraffin) 제조에 이용되는 염소가스 대신 사용할 수 있는 첨단 친환경 기술 개발. 마이크로 유체칩의 전기영동(capillary electrophoresis on a micro fluidic chip)에 기초해 '생물학적 물질들을 고감도 및 고속으로 연구, 확인할 수 있는 새로운 분석 시스템' 개발. 천연다당류인 셀룰로오스와 녹말 에테르의 기계화학(mechanochemistry)과 관련한 기초연 구성과들을 이용해 '기능성 나노액체 바이오 복합재료'를 합성. 이 기술을 이용하면 자원절 약이 가능. 계면활성물질, 우레아, 암모늄염, 가수분해 효소로 구성된 복합재료로 만든 새로운 석유추 출 시스템. 이는 점성이 높은 오일에서 뽑아내는 석유량을 증대시키기 위한 것임. 생분해성 고분자 재료. 선진국들에서는 생분해되는 고분자 재료 개발과 생산에 많은 투자를 하고 있는데, 여기에는 인공 고분자와 천연 고분자로 만든 복합재료 및 바이오 고분자 두 종류가 있다. 러시아의 경우 업체들이 굳이 생분해성 고분자를 출시해야 할 이유가 없기 때문에 현재 대량 생산이 이루어지지 않고 있다. 가장 중요한 이유는 수요와 주문이 없고, 또 법적 기반도 없기 때문이다. 생산은커녕 기술 개발 또한 이루어지지 않고 있다. 단순히 실험실 내 과학연구사업들 만 진행 중에 있다. 중요한 기술들 바이오 고분자와 생분해성 고분자 복합재료 개발 케이블, 자동차, 항공산업 폐기물 처리 흡착제 생산과 이용. 가장 널리 이용되는 흡착제로는 활성탄소와 실리카겔, 제올라이트 (zeolites), 알루모겔(alumogels), 층상규산염 점토(몬모릴로나이트와 질석)로 된 천연소재와 천 연 제올라이트로 된 천연소재, 하이퍼크로스링크 폴리스티렌(hypercrosslinked polystyrene, HPS)으로 만든 고분자흡착제 같은 것들이 있다. 러시아에서는 현재 연간 7천톤의 탄소흡착제가 생산된다. 그러므로 부족한 공급량을 채우기 위해 해외에서 사들이는 활성탄소의 양은 연간 약 1천톤이고, 다양한 상표의 실리카겔들은 연 간 5천톤씩, 그리고 몬모릴로나이트(montmorillonite)의 수입량은 연간 20만 톤에 이른다. 19

38 러시아 화학기술 현황 러시아 과학아카데미에서는 극도의 가교결합을 한 폴리스티렌 흡착제(sorbents based on polystyrene hypercrosslinked)를 제조할 수 있는 특수기술들을 개발하였다. 그러나 마이크로 일 렉트로닉스와 원자력 발전소 등에서 나오는 공업용수의 질을 높여줄 수 있는 흡착제 생산은 아 직 전무하다. 다양한 용도의 흡착제들을 개발하지 않으면, 순수물질과 신소재 제조와 관련된 산업분야 발 전이 불가능해진다. 혁신경제를 위해, 그리고 수입에 의존하고 있는 현실을 극복하기 위해 탄소흡착제 생산량을 연간 10만톤까지, 실리카겔은 5만톤까지, 제올라이트와 촉매제는 1만 5천톤까지, 알루모겔은 5 천톤까지 증대시켜야 한다. 그리고 각각 연간 약 1백만톤 채굴이 가능한 몬모릴로나이트와 천 연 제올라이트 산지들을 탐지해야 한다. 다음과 같은 분야의 기초와 응용연구가 활성화될 경우 러시아는 조만간 흡착제 분야에서 해 외기술수준에 도달할 것이다. 공기와 기체 혼합물을 분리시킬 수 있는 초다공성 탄소 분자체(ultra porous molecular carbon sieve) 식수정화를 위한 흡착제 기술분야에 중요한 가스를 축적할 수 있는 흡착제 흡착 및 화학적 방법으로 금을 추출할 수 있는 고강도 흡착제 인체에서 독을 제거할 수 있는 헤모흡착제(hemosorbents)와 킬레이트화합물(chelators) 석유정제율을 높여주는 제올라이트와 촉매제, 물질축적(accumulation of substances)을 위한 울트라나노다공성(ultrananoporous materials) 소재 방사능폐기물 처리 전세계 나라들이 원자력 발전소 건설에 박차를 가하는 현재 방위 산업 분야와 원자력 발전을 위한 학문적 기반으로서 방사능 화학의 발전이 절대적으로 필요하다. 20 한러과학기술협력센터

39 분석, 무기, 물리 화학 러시아는 현재 고속 원자로 분야에서 선두를 달리고 있다. 그러나 사용 후 핵연료(irradiated fuel)를 물을 이용하지 않고 처리하는 기술과 관련한 기초와 응용연구에서는 뒤떨어져 있다. 또 사용 후핵연료 분해 및 정화 장치들에 이용될 수 있는 부식방지재료 개발에서도 뒤떨어져 있다. 미국에서는 무수고활성폐기물(anhydrous highly active waste)의 소량생산을 위한 비철금속 용융물 추출정화 및 악티니드의 음극분리(cathode separation of actinides) 프로젝트가 발전하 였다. 이는 고속중성자로 원자력 발전소가 위치한 곳에 함께 설치하는 것인데, 20~25년 후에는 현재 이용되고 있는 퓨렉스공정을 대체하게 될 것이다. 러시아에서는 이산화탄소 액체와 이온 액체를 이용해 '조사된 산화물 및 금속 연료(irradiated oxide and metallic fuel)'를 처리하고, 재가공할 수 있는 기술을 연구하고 있는데, 이를 이용하 면 실온에서 용액을 전기분해하여 금속 우라늄과 플루토늄을 제조할 수 있게 된다. 중요한 기술들 사용 후 핵연료 처리를 위한 물추출(water extraction methods) 기술 및 비철금속 용융물 추 출정화방식을 이용해 고속 중성자로에서 '조사된 금속연료'를 무수처리하는 기술(anhydrous processing methods). 수명이 긴 방사성핵종(radionuclides)을 제거할 수 있는 새로운 유기 및 무기 흡착소재 콜로이드 형태의 방사성핵종을 분리시킬 수 있는, 그리고 나노소재로 만든 멤브레인 필터 용액에서 이온형태의 방사성핵종을 여과할 수 있는 이온 선택 멤브레인(ion selective membranes) 화학적 전류 소스, 원유와 재생원료 제조, 고에너지물질과 재료 러시아 과학아카데미에서는 부분적으로 시험생산기술과 산업장비개발 단계까지 이른 가연성 수지의 열분해공정(process of pyrolysis), 가스화공정(gasification), 수소화반응(hydrogenation) 기술을 위한 과학적 기초를 개발하였다. 이 기술들을 에너지변환기술과 함께 종합적으로 이용 하면 이용효율을 2배로 증대시킬 수 있고, 동시에 독성연소물질의 양은 10~100배 감소시키고, 여기서 나오는 재와 슬래그(fly ash and slag)를 건축재료 생산에 이용할 수 있게 된다 종합적 생산방법을 이용하여 역청탄, 모래, 이탄 생산뿐 아니라 재함유량이 많은 저등급 탄소 21

40 러시아 화학기술 현황 (high ash coals)와 오일셰일(oil shale), 비식품(non food products)에서 나오는 바이오연료, 산 업폐기물, 생활폐기물까지 전력생산에 이용할 수 있게 된다. 이때 전력과 함께 액체 연료와 건 축재료 등이 동시에 생산된다. 화학적 전류 소스 휴대용 기계와 교통수단, 중간용량의 발전기(국민의 10%가 중앙전력공급시스템의 혜택을 받 지 못하는 러시아에 꼭 필요한 발전기, 한편 소형발전기 비율을 보면 전세계가 5%, 러시아는 1% 미만) 등에 이용될 수 있는 에너지소스 개발에 큰 관심을 갖는다. 러시아과학아카데미는 성능이 뛰어난 음극과 양극 소재를 개발하였고, 이들을 고체전해질과 연결하는 방법을 개발하였다 의 저온에서 고도의 화학적 안정성과 높은 전도성을 가 진 고체전해질 전도 산소(oxygens conducting solid electrolytes)의 탐색작업이 진행 중이다. 경쟁력이 있는 저온연료전지 개발분야에서 해결해야 할 중요한 문제들은 제조비용을 감소시 키고, 촉매 및 양자교환 멤버레인(proton exchange membrane) 및 쌍극판소재들(bipolar plates materials)의 안정성을 향상시키는 것이다. 러시아과학아카데미가 가진 유망한 기술들 백금과 백금탄소재료들의 나노크기 클러스터( nm). 레이저전기분산(laser electrical dispersion method)과 마그네트론스퍼터링(magnetron sputtering) 기술들은백금의 소비를 기존 촉매제들보다 5~10배 정도 감소시켜 준다. 탄소나노구조 운반자들(nanostructured carbon carriers)에 기초한 백금나노로 만든 화학적 안정성 및 활성이 증대된 차세대 복합촉매 제조. 백금함유량이 감소되었거나 또는 다른 귀금속들로 대체한 바이메탈과 트리메탈 시스템(biand trimetallic systems) 제조. 내구성과 화학적 안정성이 향상된 나노구조 비탄소 산화물 운반자들로 만든 신촉매. 영하의 온도에서도 높은 전도성을 나타내고 습도의 영향을 받지 않는 멤브레인(moisture independent of the membrane). 이 멤브레인은 저분자량의 유기설폰산파생물 또는 나노분 산 무기화합물로 도핑한 고분자들로 만들었다. 22 한러과학기술협력센터

41 분석, 무기, 물리 화학 인산화된 이종폴리아릴렌(phosphorylated heteropolyarylene) 또는 황산 인산시스템의 무기 질 멤브레인으로 만든 최고 고온의 양자교환막(proton exchange membrane). 전기화학발전분야의 경우 세계시장이 아직 형성되지 않았다. 이는 앞으로 러시아가 이 분야 에서 주도국이 될 가능성이 있음을 의미한다. 기술개발이 다른 나라들에 뒤지지 않을뿐더러 어 떤 경우 오히려 우월하기 때문에 그 가능성은 더더욱 크다. 한편 최근 20년 동안 이 분야에 대한 정부의 활동지원이 거의 중단되었고, 민간투자도 부족 한 상황이다. 이러한 열악한 환경에도 불구하고 러시아과학아카데미에서 최근 개발한 기술들은 그 수준이 여전히 세계적이다. 가장 큰 어려움은 이같은 이 분야 첨단제품들에 관심을 갖고 생 산할 수 있는 능력을 갖춘 공장들이나 기업들이 없다는 데 있다. 천연가스를 이용해 석유화학제품 또는 엔진연료 생산 러시아는 가스화학분야의 발전전망이 아주 좋다. 세계인구의 2,8%를, 영토는 12,8%를 차지 하는 러시아는 전세계 석유매장량의 5%를 차지하고, 천연가스는 전체 매장량(47조m 3 )의 3분의 1 이상을 차지한다. 석유산업은 생산감소단계로 접어들었고, 가스생산의 클라이막스(약 8300억 m 3 )는 2030년으로 예상된다. 러시아는 이 외에도 석유수반가스가 풍부하다. 총 1조 5천억m 3 가 넘는다. 러시아는 탄화수소가스를 대부분 그냥 불꽃형태로 연소시켜 없애고 있다. 그렇기 때문에 수 반가스 및 정유공장에서 나오는 가스 같은 경질탄화수소의 처리와 재활용, 소규모 가스전들의 가스 처리, 불꽃연소 생성물 배기가스 감소 등에 대한 종합적인 연구가 필요하다. 러시아는 소비자들로부터 멀리 떨어진 가스산지들을 이용하는 데 필요한 가스화학의 과학적 기초를 구축하고, 기술관련 문제들을 해결할 필요가 있다. 이를 통해 언젠가는 고갈될 석유자원 을 대신할 수 있는 대체자원을 미리 확보하고, 또 먼 지방으로부터 자원을 운송하는 문제들도 해결할 수 있게 된다. 천연가스를 정제하여 얻을 수 있는 중요한 산물은 메탄올이다. 메탄올은 다양한 화학제품들 의 원료가 된다. 전세계 메탄올 생산량은 연간 4천만 톤이고, 러시아에서는 그 중 3백만 톤이 생산된다. 교통수단들이 앞으로 연료전지(fuel Cells)를 이용하게 되거나 또는 자동차연료에 알 코올 첨가제(alcohol additives to motor fuels)를 이용하게 되면 러시아의 메탄올 수요는 현재의 23

42 러시아 화학기술 현황 10배가 넘게 될 것이다 합성탄화수소액체는 현재 러시아에서 생산되지 않는다. 러시아에서 생산되는 자동차 연료의 3분의 1을 합성 탄화수소액체로 대체하려면 연간 2백만 톤을 생산할 수 있는 공장이 15~20개 정도 건설되어야 한다. 러시아에는 사람들이 살지 않는 먼 오지에 천연가스산지들이 아주 많다. 여기서 나는 천연가스 를 일반 가스파이프를 이용해 소비자들에게 공급하는 것은 경제적이지 못하다. 반면 천연가스를 합성 탄화수소액체와 메탄올로 변화시키면, 이러한 가스산지 자원들의 정제작업이 가능해진다. 석유화학원료 가공의 새로운 원칙들 러시아는 무거운 점성 오일(heavy viscous oil) 생산분야에서 캐나다와 베네수엘라에 이어 세 계 3위 또는 4위를 차지한다. 러시아와 3, 4위를 다투는 나라는 이란이다. 한편 러시아는 무거 운 점성 오일을 직접 가공하지 않는다. 약간의 중유(3~4%)를 경질유(light oil)와 중질유 (medium oil)의 혼합물(mixture)로 가공하고 있다. 한편 타타르스탄 공화국에서 조만간 무거운 점성 오일을 정제하는 정유공장을 설립할 계획인데, 그 생산량은 연간 6백만~7백만 톤으로 예 상하고 있다. 무거운 점성오일 가공을 위한 화학기술의(hydroconversion) 과학적 기초를 구축하기 위한 다 양한 연구사업들이 러시아과학아카데미에서 이루어지고 있다. 러시아 과학자들은 이 연구를 위 해 나노와 메조 단위의 촉매들을 이용하고 있는데, 이렇게 되면 생산성은 급격히 증가하고 압력 은 7,0 7,5 MPa까지 떨어지며, 에너지 소비도 감소시킬 수 있다. 2030년까지 예상되는 석유소비량을 보장하기 위해 무거운 점성오일 채유량과 가공능력을 연 간 2천만~3천만 톤까지 증대시켜야 한다. 다시 말해 러시아 곳곳에 연간 7백만~8백만 톤을 생 산할 수 있는 정유공장들을 3~4개 더 지어야 한다. 차세대 의약용 활성물질 제조 러시아에는 차세대 의약용 활성물질을 연구, 개발하는 세계수준의 과학연구소들이 꽤 있다. 이들이 이룩한 과학연구성과는 러시아와 국제학술잡지 등에 게재되고 있고, 그 중 특히 중요한 24 한러과학기술협력센터

43 분석, 무기, 물리 화학 것들은 러시아연방 특허를 취득하였으며 해외 특허도 몇 가지 있다. 그리고 현재 다양한 단계에 서 임상실험 중인 약물들도 있다. 러시아 연구소들에서 현재 수행 중인 기초연구를 보면 다음과 같다. 1) 혁신프로젝트와 국가 프로그램의 원칙 «개인의료의 기초가 되는 러시아국민의 유전형분석», 2) 퇴행성 신경질환과 치료(Neurodegenerative diseases and remedies), 3) «임상진료와 노인학에서 이용할 수 있는 항산화제(Antioxidant drugs in clinical practice and Gerontology)», 4) 차세대약물전달수단인 «스마트» 고분자와 나노소재 등이다. 최근 이룩한 성과 : 질산화물 도너(NO donors)의 기능을 하는 리간드를 함유한 금속복합체와 유기질산염(organic nitrates) 등으로 이루어진 질산화물도너(nitric oxide donors)로 만든 항암제 가 개발되었다. 그리고 구조가 천연질산화물 «창고»와 비슷한 니트로실 비헴 단백질(nitrosyl nonheme proteins)이 제조되었는데, 이는 인체세포와 이식된 동물의 실험용 종양(transplanted experimental tumors of animals)에서 최대 96%의 암세포성장 억제율을 보인다. 다음, 항산화성질을 띠는 자유라디칼 프로세스의 조절자가 개발되었는데, 이는 다양한 질병들 의 진전을 차단시키는 기능을 한다. 효소촉매가 가진 특성과 작용메커니즘, 그리고 효소의 촉매 효과에 대한 물리화학적 기초들이 개발되었다. 또 후천성면역결핍증을 유발하는 HIV를 90%의 고효율로 억제해주고 바이러스에 의한 세포변성작용(cytopathic effect : CPE)으로부터 보호해 주는 베튜로닌산 합성에 성공하였다. 신경보호(neuroprotective)와 기억활성제(memory stimulant)로 이용할 수 있는 생물활성 화합 물의 유도합성(directed synthesis)과 분석기술도 개발 중이다. 그리고 다양한 생리학적 활성을 띠는 유기원소 화합물을 제조할 수있는 기술과 고도의 항결핵 활성(antituberculosis activity)을 보이는 인돌 및 당뇨병 환자에게 경구투여할 수 있는 인슐린 제조에 필요한 기술개발사업이 진 행 중이다. 의약화학 러시아의 제약시장은 수입의존도가 아주 높다. 최대 70%의 의약품이 수입되고 있다. 그런데 이는 대체로 20여 년 전에 개발된 무상표 약품(generic drugs)들로 특허효력이 이미 상실된 것 들이다. 약물(substances) 생산이 사실상 끝난 것들이다. 25

44 러시아 화학기술 현황 게다가 최근 러시아는 자체 개발 의약품들이 거의 부재한 상태이다. 혹여 러시아 시장에 새로 운 의약품들이 등장한다 해도 이는 대부분 과거에 이루어진 연구개발성과들에 기초한 것들이 다. 국산과 수입 의약품의 비정상적 비율, 그리고 수입 의존도는 앞으로 러시아 국민 건강의 적 신호가 될 것이다. 이와 관련 «2020년을 향한 러시아제약산업 발전전략» 컨셉이 개발, 채택되었다. 이 컨셉에 따 르면 러시아정부는 국내의약품 개발에 상당한 예산을 책정하고, 국산의약품 비율을 50% 이상으 로 끌어올릴 계획이다(이 비율을 혁신적 의약품들로 표현하면 그 종류가 약 200 가지에 이른다) 의약화학(Medicinal chemistry) 분야의 성공적 과제실현을 위한 중요한 조건들 현대적 기술들을 동원해 방대한 분야를 검색(screening)하고, 유망한 화합물들의 구조를 최 적화(optimization of the structure) 시킴으로써 의약품후보 선택의 효율성을 높이고 유도합 성(directed synthesis) 시킨다. 특허정보를 포함해 의약품 및 의약품의 효능 등에 대한 정보를 담은 데이터베이스를 구축한다. 러시아과학아카데미에서 합성한 화합물들을 가상사전심사(virtual pre screening of compounds) 할 수 있는 소프트웨어를 구매한다. 설계와 합성, 스크리닝, 임상 전 실험, 독성검사, 임상실험 등을 포함한 전과정을 지원하는 재정지원 메커니즘을 개발한다(관련 정부부처들과 민간이 공동 투자하는 방식). 재정지원을 위한 특수 메커니즘을 개발한다. 의료장비용 소재 다양한 산업분야들에서 개발된 소재들을 생체친화기준에 따라 의료장비에 적절히 이용함으로 써 이 분야의 발전을 꾀할 수 있다. 현재 바이오소재들 중 티타늄 합금이 가장 큰 주목을 받고 있다. 물론 코발트 크롬 몰리브덴 합금(cobalt chromium molybdenum alloys)과 스테인레스 강(stainless steels)도 여전히 부분적 으로 사용되고 있다. 형상기억 기능을 갖는 «니켈 티타늄 합금으로 만든 소재, 금속 세라믹(서 밋, Cermets), 티타늄과 탄탈로 된 다공성 소재(porous materials)들도 응용영역을 확장 중에 있 다. 니켈과 티타늄으로 이루어진 «초탄성(superelastic)» 합금, 세라믹으로 만든 내마모성 철강 26 한러과학기술협력센터

45 분석, 무기, 물리 화학 및 고분자, 가교결합한 초고분자량 폴리에틸렌(crosslinked ultrahigh molecular polyethylene), 티타늄으로 만든 복합재료, 수산화인회석(hydroxyapatite)과 세라믹으로 만든 생물활성소재, 정 균소재(bacteriostatic materials) 같은 기능성 소재들이 눈에 띄게 성장하고 있다. 연장도구들에 이용할 수 있는 내마모성 강철과 티타늄합금, 금속/고분자 복합재료 같은 재료 탐색작업이 계속 진행 중에 있다. 그리고 최근 러시아는 모든 분야에서 널리 이용할 수 있는 생체친화소재개발에 힘쓰고 있다. 기초연구는 야금 및 재료과학 연구소(Institute of Metallurgy and Materials Science IMET RAS), 모스크바국립대학교, 항공재료연구소(VIAM), 외상학 및 정형외과 중앙연구소(Central Institute of Traumatology and Orthopedics CITO)등에서 이루어지고 있다. 그러나 응용연구 는 여전히 부재 중이다. 이는 무엇보다 러시아에서 의료용 제품생산이 충분히 이루어지지 않기 때문에 생긴 현상이다 의료기기용 재료의 생산은 임플란트와 의료기기, 병원인프라, 의료기술 등을 러시아 내에서 개발하고, 생산하는 것과 관계가 있고, 또 수출과도 관계가 있다. 국방을 목적으로 하는 화학 러시아과학아카데미 연구소들은 그 동안 러시아 항공과 미사일, 해군과 장갑탱크부대 장비들 을 위한 재료개발에 큰 기여를 하였고, 또 고에너지물질(high energy substances) 성분 개발에서 는 해외기술보다 10년을 앞서 가고 있다. 러시아의 «특수화학», 특히 고체로켓연료성분과 연소와 폭발성분 분야에서는 세계기술을 크 게 앞서고 있다 연소와 폭발과 관련한 과학연구 성과에 기초한 전혀 새로운 무기들의 개발과 생산은 국방 차 원에서 아주 중요한 의미를 갖는다. 러시아과학아카데미에는 러시아의 우월한 국방력을 보장해 줄 수 있는 신형무기들을 개발하고 생산할 수 있는 충분한 지식과 기술을 보유한 과학연구팀들 이 꽤 있다(예를 들어, 새로운 물리원칙들에 기초한 초정밀 미사일과 레이저 무기들이 있다). 산업선진국들에서는 특수화학과 에너지집약소재들(energy intensive materials)을 국가우선순 위과제(national priorities)로 취급하고 있다. 현재 전세계적으로 특수화학은 1) 활성결합제 (active binding), 무염소 산화제(chlorine free oxidants), 강력한 폭발물질 등으로 제조한 탄도 27

46 러시아 화학기술 현황 고체연료의 에너지효율을 향상시킬 수 있는 방법을 찾고, 2) 파이로테크닉스 연료(pyrotechnics fuels) 개발하고, 3) 미래 유망한 군사장비와 무기들을 위한 폭발물질 혼합물을 개발하는 데 집 중하고 있다. 특히 산화제(oxidizing agents), 고분자, 가소제(plasticizers) 등과 같은 에너지 집 약적이면서 감도가 낮은 성분들(energy intensive, low sensitivity components)을 개발하고, 또 이를 재료로 하는 연료의 조성을 연구하는 데 집중 투자하고 있다. 산화제 탐색작업은 폴리질소 헤테로사이클, 프레임워크(framework), 스트레인드 분자(strained molecules) 등 세 방향에서 진 행되고 있다. 러시아에서 세계 최초로 알루미늄수소화물(aluminum hydride)을 이용해 로켓추진연료용 고 에너지화합물(high energy propellant formulations)을 개발하였다. 러시아는 여전히 '레귤러 형 태의 무결함 입자들을 가진 알루미늄수소화물 제조기술 분야'에서 독보적이다. 이 덕분에 알루 미늄수소화물을 복합고체추진제(Composite Solid Propellant)에 성공적으로 응용할 수 있었다. 러시아에서는 고체로켓연료(solid rocket fuel)에 이용할 수 있는 유망한 성분들을 개발하고 제 조하기 위한 이론 및 실험 연구를 수행하고 있다. 2030년까지 유망한 고에너지 복합고체추진제 의 에너지 질량 값이 기대수치에 크게 근접할 것으로 보인다. 이 분야의 주요 특징 전시( 戰 時 )와 평상시의 제품공급량이 비교가 안 될 정도로 차이가 크다 시장경제 참여 가능성이 극히 제한적이다. 주요제품들의 경우 부분적으로 해외시장에서 판 매가 이루어지고 있지만, 한편 국내시장은 부재하기 때문이다. 수명이 대체로 20~25년이기 때문에 제품의 폐기와 부품의 개선(update) 등이 지속적으로 필요하다. 한편 특수화학 기술은 민간분야에서도 효과적으로 이용될 수 있다. 예를 들어 경쟁력 있는 첨단과학기술 제품 생산에 응용할 수 있다. 기본기술과 원료에는 변화가 거의 없다. 전문가들은 실제로 군사분야의 첨단과학기술이 70% 이상 군용과 민용 두 가지 목적으로 이용될 수 있다고 말한다. 이러한 이중목적 기술을 기초로 해서 세계시장에서 경쟁력있는 민간제품들을 생산할 수 있는 일련의 혁신프로젝트들이 개발되었다. 예를 들면 다음과 같은 것들이 있다. 교통과 공산업 분야에서 널리 이용할 수 있는 효과적인 억제유형(inhibiting type)의 화재예 방수단 28 한러과학기술협력센터

47 분석, 무기, 물리 화학 니트로글리세린과 그 유사물질들로 만드는 심혈관 치료제를 비롯한 다양한 종류의 의약품 들의 제조법과 제조기술 깊은 땅속과 해안 대륙붕 등에서 지하자원을 탐사하고, 또 지진을 예측할 수 있는 차세대 MHD 시스템(magneto hydrodynamic complex, MHD complex) 폭발기술(detonation method)을 이용하여 공업용 다이아몬드를 제조하고, 이를 재료로 하여 초정밀다듬질(superfinishing)에 이용할 수 있는 도구 연장 등을 제조하기 위한 기술 냉각 없이 산업용 용광로(industrial furnace)와 장치들을 수리할 수 있는 핫라이닝(hotlining)을 위한 특수세라믹 분말과 그 이용기술 특수용도의 카우추크(고무, rubbers)로 만든 합성도료와 열경화성 플라스틱(thermoplastics) 제조기술 러시아가 보유하고 있는 획기적 기술 알루미늄수소화물(HA)과 암모늄디니트라미드(ADN)의 생산 a. 해외수준의 러시아 기술들 헥사니트로아자이소뷰르시탄(hexanitroazaisowurtzitane) 폴리아시도 옥세탄(polyazido oxetane)을 재료로 한 활성결합제(active binder) 생산 b. 구체적 과제 해결을 위한 기술들 헥사아자벤젠 삼산화물(hexaazabenzene trioxide) 및 디펜타졸(dipentazol) 및 아조푸릴렌 (azofurilen) 같은 고엔탈피 산화제들(high enthalpy oxidants) 합성 형태와 고순도(98% 이상), 분산도 등 일련의 요구를 충족시키는 나노분산 분말을 비롯한 발열량이 높은 붕소분말과 그 화합물. 연기가 적게 나는 차세대 내열성 장갑코팅 및 내열성 에폭시아민 코팅(epoxyamine coating) 에 이용할 수 있는 폴리질화인(polyphosphorus nitride) 같은 무기질 고분자 1. 성분 준비, 혼합, 충전, 응고 등 모든 단계에서 원격자동통제가 가능한 고도로 자동화된 장치들, 2. 신형 및 기능이 향상된 장비, 3. 고도의 해상도와 대역폭(bandwidth)을 가진 첨 단 컴퓨터 기술에 기초한 품질 관리, 4. 화재와 폭발의 위험이 없고 환경에 유해하지 않은 생산공정. 29

48 러시아 화학기술 현황 러시아가 선두자리를 차지하는 화학 및 화학공학의 방향 러시아과학아카데미 부원장 S.M. 알도쉰 박사는 '화학 및 화학산업분야의 경우 최근 수십년 간의 어려움 속에서도 러시아가 여전히 선두그룹에 속하거나 또는 일정한 조건 하에서 선두자 리를 확보할 수 있는 능력을 가진 일련의 연구개발분야들이 존재한다'고 말하고 있다. 알도쉰 박사는 또 러시아의 기초화학이 오랜 역사와 전통을 가지고 있고, 그렇기 때문에 화학 과 관련한 기념일들이 많기는 하지만, 뭐니뭐니해도 러시아 화학 발전에 지대한 공을 세운 M.V. 로모노소프 박사 탄생 300주년이 되는 올해 2011년이 특히 중요하다고 강조한다. 한편, 몇 가지 소재들을 다루기 전에 먼저 «러시아 화학과 화학산업이 자랑할 만한 것들은 무엇인가?»에부터 답해야 한다. 첫째, 새로운 기능성 소재들을 개발하였다는 사실을 들 수 있다. 한편 이 문제가 무기 및 물 리화학과 직접 관련되어 있기는 하지만, 그래도 이전 보고서들에서 이미 러시아 재료과학에 대 해 자세히 살펴본 바 있기 때문에, 여기서는 적당한 수준에서 다루기로 한다. 전문가들은 앞으로 20년 동안 현존하는 재료들의 90%가 새로운 재료들로 교체될 것이라 말 한다. 그리고 전세계 특허의 20%가 재료과학분야의 성과들이 될 거라 예상하는데, 이 같은 사 실도 이 분야의 밝은 미래를 증명해준다. 역사적으로 볼 때 화학분야 연구개발 사업은 러시아 과학아카데미에서 주로 이루어졌고, 더 불어 응용연구분야에 종사하는 소수의 과학기술연구소들에서 이루어졌다. 한편, 이 응용연구소 들의 수는 최근 십여 년 사이 크게 감소되었다. 러시아 과학아카데미에서는 현재까지도 기능성 신소재 개발사업을 적극 수행하고 있다. 이를 통해 고분자, 금속, 무기질(세라믹) 매트릭스를 이용한 새로운 복합재료들, 그리고 새로운 특성 을 가진 강철과 합금들이 개발되었다(우주항공분야용 재료 포함). 이러한 신소재 개발사업은 대 부분 국립과학센터들 및 대형생산업체들과의 긴밀한 협력 하에 이루어지고 있기 때문에, 개발 품들의 응용가치가 아주 높다. 예를 들어, 항공분야의 신소재 개발사업은 «러시아항공재료과학 연구소(VIAM)»와 공동으로 수행하고 있다. 실제로 <VIAM> 과 러시아과학아카데미(RAS)가 협력하여 새로운 엔진소재를 개발하였는데, 30 한러과학기술협력센터

49 분석, 무기, 물리 화학 현재 미국의 «아틀라스» 미사일에도 이용되고 있다. 이 첨단 소재들은 극저온(cryogenic temperatures)을 비롯한 다양한 파괴적인 환경을 충분히 극복해낼 수 있다. 양기관의 협력으로 만들어진 재료들은 티타늄 합금, 니켈합금, 알루미늄 리튬합금(aluminum lithium alloys), 도핑 처리한 강철(doped steel) 등이다. 이들은 다른 재료들이 갖지 못한 특별한 성질을 띠기 때문에, 터빈이나 액체산소용기 같은 특수장치를 제조할 때 이용된다. 여기서 러시아 화학의 주력은 기초화학이라는 사실을 다시 한번 강조할 필요가 있다. 바로 이 기초화학 덕분에 일련의 재료공학문제들을 풀어나갈 수 있기 때문이다. 그러므로 러시아가 해외파트너들에게 해줄 수 있는 한 가지 아주 중요한 제안은 «언제나 기초화학에 기초한 협력 을 해야 한다»는 것이다. 최근 풀러렌 또는 단일벽 및 다중벽 나노튜브 같은 나노입자들로 다양한 재료들을 도핑, 강화 시킬 수 있는 기술이 개발되었다. 러시아과학아카데미 부속 <A.A. 바이코프 야금 재료과학연구소>의 O.A. 반니히 박사는 탄 소나노입자를 도핑하여 전혀 새로운 금속복합재료를 만들어냈는데, 높은 내열성, 저밀도(Low density), 고도의 파괴인성(high fracture toughness), 놀라운 연마속성 등을 가졌다. 항공산업에 필요한 복합재료의 변형과 개발사업이 적극 이루어지고 있다. 예를 들어, 고분자 복합재료의 경우 강도(strength)가 강철과 거의 비슷하지만, 한편 다른 많은 점들에서 강철보다 뛰어난 속성을 나타낸다(현재 에어버스А300, А310과 수호이 슈퍼제트 100의 몸체에 이 재료가 35% 정도 이용되고 있고, 보잉 787은 70%가 이 고분자복합재료를 쓰고 있다). 러시아과학아카데미 부속 <화학문제연구소>에서는 기능성 나노입자들을 극소량만 도핑시켜 도 복합재료의 속성이 완전히 바뀐다는 사실을 증명하였다(고분자 결합재에 단일벽 나노튜브를 약 0,001% 주입하거나 다중벽 나노튜브를 1% 주입하면 강도와 탄성이 크게 강화된다). <고분자소재합성연구소(대표 러시아과학아카데미 객원회원 A.N. 오제린 박사)> 에서도 특 별한 연구성과를 발표하였는데, 폭발과정에서 생성되는 금강석변형 탄소나노입자 첨가제들이 고분자들의 속성을 완전히 변화시킬수 있다는 것이다. 기초과학의 중요한 과제는 다양한 재료들의 속성을 변형시킬 수 있는 새로운 나노 입자를 찾 고 적절한 농도를 밝혀내는 것이다. 그리고 속성 변화가 일어나는 원인을 밝혀내는 것이다. 한편, 화학자들이 복합재료들에 나노입자들을 첨가하는 과정에서 알게 된 심각한 문제들 중 31

50 러시아 화학기술 현황 하나는 고분자모체(polymer matrix)와 나노첨가제를 균질하게 섞어주는 일이다. 나노입자들의 «밀착» 성향 때문에 군데군데 뭉치는 현상이 일어나고 이로 인해 모체(matrix)를 균질하게 만 드는 것이 아주 어렵다는 것이 밝혀졌기 때문이다. 러시아 과학아카데미 <A.V. 톱치예프 석유화학합성연구소>에서는 이 문제를 해결할 수 있는 한 가지 방법을 개발하였는데, 즉, 층류붕괴(laminar flow disruption)가 일어날 때 나노입자와 모체를 혼합시키는 방법이다. 고분자모체 용융물을 섞어주면 보통 층류가 형성되는데, 한편 일 정한 환경조건이 형성되면 그러한 층류흐름이 파괴된다. 다시 말해, 전단변형으로 인해 난기류 (turbulence)와 공동현상(cavitation)이 일어나고, 이들로 인해 고분자모체 속으로 나노입자들이 균등하게 섞이게 되는 것이다. 3세대의 «스마트»형 복합재료들도 개발이 되었다. 1) 자기 형상을 회복하는 능력을 가진 «형 상기억합금», 2) 형상만 기억하는 것이 아니라 사용과정에서 금이 가거나 파손을 입게 될 경우 스스로 분석하여 자가치료하는 «지능형 소재», 3) 다양한 구조를 가진 고분자 지능형 소재들이 다. 세 번째 재료는 딱딱한 요소들과 유동성 있는 모바일 요소들로 되어 있기 때문에 사실상 인체, 즉 팔과 다리의 기능을 수행할 수 있는 재료이다. 앞에 언급한 재료들 중 많은 것들이 이미 초기연구단계를 지났다. 이제 개발과 설계단계로 넘어가야 하는데, 이를 위해 무엇보다 연구개발성과들의 상업화에 실제적 경험을 가진 단체 또 는 나라들과 상호유익한 조건으로 협력할 필요가 있다. 위에 언급한 방향들은 재료과학 분야에서도 러시아가 꾸준히 수준높은 과학기술을 유지하고 있는 것들이다. 야금분야 신소재들을 포함한 새로운 고분자복합재료의 제조와 그 기술은 정부혁신 첨단기술 위원회(Government Commission on High Technologies and Innovations)에 제출된 기술플랫 폼프로젝트(project of technological platforms)의 기초가 되었다. 러시아는 탄화수소정제와 관련한 화학공학의 기초(foundations of chemical engineering)에서 도 중요한 입지를 구축하고 있는데, 무엇보다 원리와 기초지식에서 강하다. 원유를 90% 이상으 로 정제하는 것은 쉬운 일이 아니기 때문에, 무엇보다 원리와 기초지식이 선행되어야 한다. 일 반적으로 현재 러시아에서 이루어지는 석유정제정도는 약 70% 정도이다. 중유의 경우 모터연 료 및 석유화학분야 원료를 생산할 수 있는 엄청난 추가자원(a huge additional resource)임에도 불구하고, 러시아에는 이를 위한 현대식 생산공정조차 없다. 그러나 아이러니하게도 러시아의 32 한러과학기술협력센터

51 분석, 무기, 물리 화학 이 분야 기초연구 수준은 상당히 높다. 러시아과학아카데미 부속 <A.V. 톱치예프 석유화학합성연구소>에서 개발한 나노촉매기술을 이용하면 석유정제정도를 92~95%까지 달성할 수 있다. 정유공장들이 이 같은 기술을 이용해 석유정제공정을 현대화할 필요가 있다. 실제로 이와 관련 톱치예프 연구소와 러시아 석유회사 «로스네프티» 사이에 협력협정서가 체결되었다. 타타르스탄 공화국 기업들과도 협상이 진행 중 이다. 좀 더 효율적인 과학과 산업의 협력관계를 위해 기술플랫폼프로젝트 «탄화수소자원 심화 정제(Deep processing of hydrocarbon resources)»가 개발되었는데, 이는 정부혁신첨단위원회에 제출된 러시아기술플랫폼들 목록에 포함되었다. 러시아과학아카데미는 탄화수소자원 가공기술을 개발하면서, 이 기술을 이용할 수 있는 잠재 적 고객에게 산업용장치 모델을 보여줄 수 없다는 심각한 문제에 부딪쳤다. 옛날에는 응용과학 연구소들에서 시험용 샘플들과 기술문서들을 제작하는 일을 총괄했었는데, 앞에서도 언급한 바 있지만 최근 몇 십년 동안 그러한 응용연구소들이 거의 사라져 버렸기 때문이다. 이로 인해 현 재 새로운 엔지니어센터 설립문제가 대두되고 있다. 바로 이 센터들에서 기술문서도 만들고 경 제성도 파악하고, 프로젝트에 대한 초기 데이터들을 제공하고, 장치 샘플을 만드는 일을 하도록 하는 것이다. 전문가들은 이러한 센터들을 러시아과학아카데미 부속 연구소들에 설치하되, 기 술플랫폼이 갖추어진 곳에 설치해야 한다고 주장한다. 예를 들어 <A.V. 톱치예프 석유화학합성 연구소>, <화학적물리문제연구소(Institute of Problems of Chemical Physics)>, 시베리아 분원 <G.K. 보레스코프 촉매연구소> 등에 설치해야 한다고 한다. 물론 센터를 설립할 능력이 있는 인적, 물적 자원을 갖춘 다른 러시아과학아카데미 부속연구소들도 있다. 현재 진행 중인 러시아 과학아카데미와 러시아석유회사 (주) «VNIPIneft»의 협력관계 또한 강력한 엔지니어센터 설립 에 도움이 될 것이다 전반적으로 엔지니어센터들은 러시아산 촉매생산문제 해결에도 참여할 수 있다. 수입제품들 을 쓸 경우 인증을 받은 촉매제들과 장비뿐 아니라 유지와 관련한 모든 서비스도 공급업체의 것을 이용해야 한다. 그런데 촉매공장을 보레스코프 연구소에 설립할 경우 러시아내에서 촉매 생산과 관련한 모든 중요한 문제들을 해결할 수 있게 된다. 고도의 탄화수소 가공공정 문제와 관련해, 그리고 엔지니어센터 설립문제와 관련해 이미 러 시아과학아카데미와 저명한 러시아과학자들이 정부에 몇 차례 건의한 바 있고, 러시아 상원과 하원의 해당위원회들에서 이 문제를 검토하였다. 또 러시아과학아카데미는 러시아나노공사 <로 33

52 러시아 화학기술 현황 스나노>와 함께 기술이전센터(Center for Technology Transfer)를 설립하였는데, 탄화수소가공 기술 개발이 이 센터의 주된 활동목표 중 하나이다. 앞으로 석유화학과 정유회사들이 시험용 샘플 제조에 투자할 것으로 기대된다. 이 사업이 성공적으로 수행되면 러시아에 첨단생산라인 이 만들어지게 된다. 전반적으로 말해, 이 분야는 끊임없는 전세계적 관심을 끌고 있다. 경제발전에 힘 쓰는 나라 라면 주요 전력원(main power capacity)에 관심을 가질 수밖에 없기 때문이다. 원유뿐 아니라 수반가스와 천연가스 가공문제도 아주 중요하다. 이 문제는 <A.V. 톱치예프 석유화학합성연구소>, <화학적물리문제연구소>, 시베리아 분원 <G.K. 보레스코프 촉매연구 소>들에서 다루고 있는데, 천연가스에서 액체탄화수소와 모터연료 또는 올레핀을 제조할 수 있 는 GTL(gas to liquid) 기술이 이미 개발되었다. 기술개발이 완료되어, 현재 산업현장에 기술도입을 위한 구체적 노력이 이루어지고 있다. 예를 들어 수반가스 정제에 이용할 수 있는 모바일장치 생산문제를 놓고 <로스나노>와 협의 중이다. 전문가들은 러시아 기술이 해외기술에 비해 더 효율적이면서 가격도 저렴하다고 평한다. 이 는 러시아 기술이 현대기초과학지식(modern fundamental knowledge)에 의존하기 때문이다. 이 분야에서 러시아는 해외 기술 수준에 뒤쳐지지 않는다. 몇 가지 속성에서는 해외기술보다 오히 려 더 뛰어나다. 그렇기 때문에 해외에서 파트너 제의를 받게 되면 러시아 과학자들은 당연히 위기감을 느끼게 된다. 파트너로서 협력을 하게 될 경우 개발한 기술을 파트너에게 공개해야 하는데, 파트너가 이를 가지고 다시 특허를 받는 경우가 생기기 때문이다. 그러므로 외국파트너 와 협력을 하게 될 경우 이러한 가능성을 항상 염두에 두어야 한다. 현재 러시아과학아카데미에 서는 국내기술들을 해외에서 특허취득 하는 것을 도와주는, 즉 지원금을 대주는 소규모 특수프 로그램을 운영하고 있다. 이는 정상적인 러시아특허시장 형성에 큰 도움이 될 것이다. 해외특허 를 받을 경우 그 기술 가치가 높아지기 때문에, 이 기술로 공동연구를 하고자 할 경우 더 많은 비용이 들게 된다. 이를 해외 파트너들이 고려할 필요가 있다. 최근 러시아과학아카데미 부속 연구소들에서 바이오연료와 관련한 연구개발 사업들을 적극 진행하고 있지만, 한편 실용 및 경제적인 면에서 볼 때 완성도에 이르려면 아직 멀었다. 무엇보 다 얼마 전 빠른 성장을 하는 조류들(fast growing algae)을 이용해서 3세대 바이오연료를 개발 하였다. 이 사업은 <N.S. 쿠르나코프 일반무기화학연구소>의 I.I. 모이세예프 박사, 러시아과학 아카데미 객원회원인 S.D. 바르폴로메예프 박사(<N.M. 엠마누엘 생물화학적물리학연구소>, 34 한러과학기술협력센터

53 분석, 무기, 물리 화학 Institute of Biochemical Physics named N.M. Emanuel)가 수행하고 있다. 에너지이용의 풀사 이클(full cycle of using energy)이 가능한 생산시스템을 난방발전소(heating plant) 내에 직접 조직할 수 있다. 천연 아미노산을 이용해 생체친화성 및 생체분해 고분자소재들을 개발하는 것도 러시아 화학 자들이 아주 중요하게 생각하는 프로젝트이다. 재생원료의 아미노산들이 구하기 쉬운 모노머들 로 분해되고, 그 가격이 탄화수소 모노머들과 거의 비슷해진다. 이는 생체분해성이라는 점에서 아주 중요한 속성이다. 이렇게 생산된 재료들을 가지고 자기제어(magnetic control)가 가능한 유사효소 촉매, 이온교 환 멤브레인, 방사능핵종 흡착제, 천연비단과 속성이 비슷한 폴리아미드 섬유 등을 제조할 수 있다. 러시아의 화학은 에너지생산분야(energy productionf)에서도 여전한 저력을 과시하는데, 예를 들어 저등급연료 재처리기술 등이 있다. 이 기술은 러시아과학아카데미 부속 <화학적물리문제 연구소>와 연방국영 모스크바기계제조업체인 MMPP «SALUT»가 공동 개발하였는데, 이를 이 용해 이탄과 셰일(shale), 철도침목(railroad tie), 산업폐기물, 가정용 폐기물 등을 재처리하여 난방에너지 또는 전기에너지를 생산할 수 있다. 폐기물처리장치는 모듈 원칙에 따라 제작된다. 최종 산물이 무엇이냐에 따라, 즉 열이냐 전기냐에 따라 모듈이 바뀌는데, «SALUT»의 공장에 서 이미 시험용 장치(pilot plant)가 개발되었고, <화학적물리문제연구소>에서 경사타입의 대형 장치(an enlarged set of oblique type) 제작사업이 거의 완료되고 있다. 이 사업은 (주) "EuroProfile"과 공동으로 진행하고 있다. 조만간 러시아철도공사와 함께 환경문제가 될 수 있 는 침목 폐기물의 가공처리를 위한 프로젝트를 시작할 예정이다. 이탄이 많은 러시아 지방들의 경우 이 장치를 이용해서 전기에너지와 난방에너지를 생산할 수 있을 것이다. 수소발전과 관련해 한동안 꽤 시끄러웠는데, 요즘 좀 조용해진 것 같다. 수소에너지는 항공분야 같은 특정 분야들에서 주로 이용될 것으로 보이는데, 한편 연료전지(fuel Cells) 제조와 관련한 해 결되지 않은 문제들이 아직 많이 남아 있다. 예를 들어, 유명한 술폰산염 멤브레인(sulfonated membrane)인 «나피온»과 다른 제품들이 몇 가지 문제점들을 보이고 있다. 이러한 멤브레인들이 제대로 이용되려면 습도를 비롯한 일정한 환경이 먼저 조성되어야 한다. 그런데 이제 러시아화학 자들에 의해 광범위한 조건에서 작용하는, 즉 이용조건이 크게 까다롭지 않은 새로운 멤브레인들 35

54 러시아 화학기술 현황 이 개발되었다. 이 멤브레인 개발사업은 보레스코프촉매연구소 상트페테르부르그지원(S.S. 이반 쵸프 원장), 화학적물리문제연구소, 모스크바국립대학교(A.R. 호흘로프 부총장과 Yu.D. 트레티아 코프 재료과학학부 학장)에서 진행 중에 있다. 고온연료전지 개발사업은 러시아과학아카데미 물 리발전기계역학제어과학부(Department of Physics, Energy, Machine Building, Mechanics and Control Processes RAS)에 속한 부속연구소들이 공동으로 수행하고 있다. 이 기술분야에서 상당 한 진보를 이룩하였기 때문에, 조만간 그 실용이 가능해질 것으로 보인다. 요즘 세계 자동차산업에 가솔린과 전기를 이용하는 하이브리드 엔진이 다양하게 등장하였다. 이와 관련 자동차가 움직일 때 생산되는 에너지의 저장과 관련한 공학적 과제들이 생겼다. 이 문제를 해결하기 위해 최근 슈퍼커패시터 개발 아이디어가 등장하였는데, 이에 필요한 재료 개 발이야말로 화학분야가 풀어야 할 중요한 과제이다. 러시아는 이 분야에서 <N.M. 엠마누엘 생 물화학적물리학연구소>가 상당한 성과를 이룩하였다. 모스크바국립대학교에서 Yu.D. 트레티아코프 박사와 E.A. 구딜린 박사, 그리고 <화학적물리 문제연구소>의 O.N. 예피모프 박사를 중심으로 리튬전지의 현대화 사업이 이루어지고 있는데, 상당한 진보를 달성하였다. 리튬전지는 아주 효과적이지만, 한편 안전성과 영구성의 문제를 해 결하지 않으면 안 된다. 러시아화학계는 또 세계적 추세에 발 맞추어 리튬공기전지(lithium air batteries) 개발에도 힘 을 쏟고 있다. 배터리 전해질 개발사업을 <화학적물리문제연구소>에서 수행 중에 있는데, 이온의 움직임을 보장하면서 동시에 전극파괴를 방해하는 안전한 고분자 소재를 개발하였다. 유기 전자공학이 비정질 및 결정 실리콘을 대신하는 시대가 올 것인가? 유기제품들의 고장은 효율이 충분히 높은 실리콘부품들보다 훨씬 낮다. 또 허브 문제를 해결할 경우 실리콘 배터리의 생산성을 크게 증대시킬 수 있다. 유기태양광발전(Organic Photovoltaics)분야의 연구개발사업도 적극 진행 중에 있는데, 여기 서 만들어지는 부품들은 태양전지(solar cells)와 발광다이오드(light emitting diodes)의 핵심부 품이 된다. 일정한 구조를 가진 유기복합재료, 즉 전도성 고분자와 변형된 풀러렌 같은 탄소재 료들이 이용되고 있다. 여기서 러시아 합성화학의 발전수준에 대해서도 언급할 필요가 있다. 먼저 미래기술인 분자전자공학에서 합성화학이 상당한 성과를 이룩하였다. 논리회로(Logic 36 한러과학기술협력센터

55 분석, 무기, 물리 화학 circuits), 집적회로메모리(memory elements of integrated circuits), 칩(chips)의 제조는 유기분 자들에서 시작된다. 물론 이 분야 연구개발사업에 장애가 많기는 하지만, 그래도 발전을 위한 기초가 이미 놓여졌다. 그러한 분자들을 개발하고 있는 과학연구센터들 중 하나로 남부연방대학(Southern Federal University)의 <물리유기화학연구소(소장 V.I. 민킨 박사)>를 들 수 있는데, 러시아과학아카 데미 부속 <화학적물리문제연구소>를 비롯한 수 많은 화학연구소들과 적극 협력하고 있다. 분 자들은 방사(radiation), 압력, 온도 등의 영향을 받으면 그 상태와 속성이 변하는데, 이 덕분에 분자전자공학에서 쓸 수 있는 다양한 논리회로 제조에 이용될 수 있다. 러시아는 이론화학에서도 놀라운 성과들을 달성하였는데, 예를 들어 화학반응역학계산에서 큰 성과를 이룩하였다. 러시아과학아카데미의 공용 슈퍼컴퓨터들, 그리고 모스크바국립대학교가 보유한 슈퍼컴퓨터들인 «체비쇼프»와 «로모노소프»는 거대분자들과 생체고분자들(polymeric biomolecules)을 계산할 수 있다. 반경험적 모델(semi empirical models)과 거대분자활성센터들 의 정확한 양자화학적 계산(accurate quantum chemical calculations)을 조합시키면 약물과 타깃 의 상호작용을 비롯한 수 많은 문제들을 해결할 수 있다. 약물의 개발이란 그 작용 메커니즘을 모르면 할 수 없는 일이다. 이 문제를 해결하기 위해 보통 두 가지 방법을 이용하는데, 먼저 약물과 타깃의 상호작용 시뮬레이션을 이용한다. 이 시뮬레이션을 기초로 최적의 약물구조를 결정하고 화합물을 합성시킨다. 모스크바국립대(N.S. 제피로프 박사와 S.O. 바추린 박사)와 체르노 골로브카 시에 소재한 <생리활성화합물연구소(Institute of Physiologically Active Compounds)> 가 바로 이러한 방법을 이용하고 있다. 약물의 작용 메커니즘을 이해하기 위한 또 다른 방법은 인체에서 일어나는 생물학적 및 화학적 반응을 연구하여 약품을 개발하는 것이다. 예를 들어 NO 분자는 산소와 질소 원자들로 이루어져 있고, 다양한 형태의 생리 및 생화학적 반응에서 분자신호로서의 기능을 한다. NO 잉여물은 단백질 활성센터들에 축적된다. <화학적물리문제연구소>, <N.M. 엠마누엘 생물화학물리연구소>, <N.N. 세묘노프 화학물리 연구소>에서는 이러한 활성센터의 구조를 연구하는 데 성공하였고, 약물개발 방향을 제시하였 다. 한편 이 같은 연구는 러시아의학아카데미 부속 <E.I. 차조프 센터>와 <N.N.블로힌 러시아 종양과학센터>와 공동으로 수행된다. 대규모 신약개발사업은 러시아과학아카데미 우랄분원(V.N. 차루신 박사와 O.N. 추파힌 박 사)과 시베리아분원(G.A. 톨스티코프 박사)에서도 수행하고 있다.. 37

56 러시아 화학기술 현황 이외에도 러시아화학이 큰 성과를 이룩한 중요한 분야들은 많이 있다. 그러나 위에 언급된 예들만 봐도 충분히 러시아과학아카데미와 러시아 주요대학들이 기초와 응용연구를 얼마나 적 극적으로 수행하고 있는지 알 수 있다. 현대 러시아과학기술의 성과는 논문발표로만 끝나는 학자들의 쓸모없는 탁상공론이 아니다. 기초과학에 근거한, 그리고 우주항공에서 의료소재에 이르기까지 다양한 산업분야에서 이용할 수 있는 실용적이면서 구체적인 재료와 기술들이다. 본 보고서는 총 3부로 되어 있고, 1부에서는 현대 화학이 이룩한 구체적 성과들을 소개하고 있다. 보고서에 소개된 분야와 성과들은 보고서 작성자들과 전문가들의 의견에 따라 선정되었 는데, 특히 개발기술의 특수성과 개척성(pioneering work)에 중점을 두었다. 무기화학 A.A. 보츠바르 러시아무기재료연구소 주소 : , Moscow,str. Rogoff, 5a 전화 : (499) 팩스 : (495) post@bochvar.ru 나노결정 고체자성 소재(Nanocrystalline magnetic solid Materials) 등방성(isotropic) 및 이방성(anisotropic) 나노결정 자성분말과 자석을 제조하는 기술을 개발하고, 시험생산(Pilot production)에 들어감. 나노결정 자성소재는 바륨과 스트론튬 페라이트보다 에너지가 6~8배 많고, 보자력(coercive force)이 240~1600 ka/m까지 다양하다. 38 한러과학기술협력센터

57 분석, 무기, 물리 화학 주요 속성 구 분 등방성 이방성 잔류자기(Remanence), T 0,8 1,1 1,1 1,3 자화의 보자력(coercive force of magnetization), ka/m 최대에너지생산, kj/m 다른 제품보다 뛰어난 점 나노결정 자성분말로 만든 복합자석(composite magnets)은 다음과 같은 점에서 네오디뮴 철 붕소의 소결 자석(sintered magnets of neodymium iron boron)보다 성능이 뛰어나다. 생산기술이 다양하다(압출성형, 사출성형, 캘린더링 등등) 크기가 정확하게 제조되기 때문에 기계적 처리를 따로 할 필요가 없고, 복잡하고 다양한 모양의 제품들을 만들 수 있다. 다극적 자화(multi polar magnetization)가 가능하다. 강도(strength characteristics) 제어가 가능하다. 내식성이 증대되었다. 나노결정 자성재료를 이용해, «Bremag» 같은 해외 제품들의 성능을 능가하는 복합자석을 제 조할 수 있는 가능성이 증명되었다. 응용분야 무선전자공학 자기시스템(마그네트론, 전자빔 초점, 질량분석기) 전기모터와 발전기 자기 물 활성기(Magnetic activators of water) 안정된 지르코늄 산화물 저온용융로(cold crucible)에서 유도융해(induction melting) 기술을 이용해, 안정된 이트륨을 산화시킨 뒤 지르코늄 산화물인 지르코니아를 제조하였다. 39

58 러시아 화학기술 현황 주된 속성 Y 2 O 3 함유량, % 5 20 입자크기, m 벌크 밀도, g/cm ,0 저온용융로에서 유도융해하여 합성시킨 안정된 ZrO2은 전기아크 용해(electric arc melting)로 제조한 제품들에 비해 순도가 높고, NET 비용도 적게 든다. 응용분야 1) 세라믹 원료(절단기, 라이닝제품(lining products), 가열장치부 품, 금속과 합금을 용융시키는 고도의 내화성 도가니, 2) 특정 강도 (strength characteristics)를 가진 보호코팅 안정된 이산화지르코늄으로 만든 세라믹은 강도와 경도, 내열, 내식 속성이 뛰어나다. 고전류 저온(NbTi, Nb3Sn) 및 고온(BiSrCaCuO, YBaCuO) 초전도체 성능이 뛰어난 고전류 저온(NbTi, Nb3Sn) 및 고온(BiSrCaCuO, YBaCuО) 초전도체 제조기 술이 개발되었다. 복합전도체 성분들의 나노상태를 효과적으로 활용하면, 고전류 저온 및 고온 초전도체 제조 가 가능해지는데, 재료의 성능을 두 배로 강화시킬 수 있는 미크론 크기(50 nm 이하의 그래뉼) 의 수만 개의 초전도 섬유들을 함유한 다성분복합재료들(Ta, Nb, NbTi, Cu, Cu Sn)의 변형과 열처리 기술은 이미 러시아연방의 특허를 받았다. 이 초전도체들의 주요장점들 100 ka전류에서도 전기저항이 생기지 않는다. 경제적 효율이 높은 25T에 이르는 자기장을 만들 수 있다. 이 같은 놀라운 특성들을 가졌음에도 불구하고 에너지 소비가 적고(200 mj/cm 3 이하), 높은 자기장(high magnetic fields)에서 상당한 전류능력을 나타낸다. 즉 12T의 자기장에서 한러과학기술협력센터

59 분석, 무기, 물리 화학 2000 A/mm 2 의 전류를 낸다. 응용분야 저온 초전도체 : 의료(토모그래피), 발전(융합장치의 자기시스템, 축전장치), 과학연구(자기 가속기, 분광기) 등의 분야에서 다양하게 이용할 수 있는 자기시스템. 고온 초전도체 : 쉽게 구할 수 있고 가격이 저럼한 액체질소로 냉각시킨 저온환경에서 작동 하는 극저온엔진과 전원 케이블. 러시아과학아카데미 우랄분원 고온전기화학연구소 주소 : , Ekatepinbupg, ul.s.kovalevskoy / Academicheskaya / Komsomolskaya 22/20/14 전화 : (343) 팩스 : (343) dir@ihte.uran.ru 나노결정 실리콘섬유를 전기화학적 기술로 제조 본연구소에서 새로 개발된 특수기술을 이용해 나노결정 실리콘 섬유를 고온( )의 염 화 불화 용융염(chloride fluoride molten salt)에서 제조한다. 양극(anode)으로 실리콘을 함유한 재료를 이용하는데, 먼저 0,005 1,5 A/cm 2 의 전류밀도에서 전기분해를 한 뒤, 캐소드 기판과 전 해질 표면에서 실리콘 침전물을 분리시키면 된다. 70 nm에서 최대 1 µ크기를 가진 실리콘 나노결정섬유를 만들 수 있는 전기분해의 매개변수 들이 결정되었다. 이 덕분에 유리질탄소(glass carbon)와 그래파이트, 텅스텐, 다결정 및 단결정 실리콘으로 이루어진 고체결정 실리콘 침전물(solid crystalline silicon precipitate)이 제조되었다. a) KCl KF CsCl K 2 SiF 6 ; T=690 ; i k =50 ma/cm 2 용융물로 만든 실리콘 섬유 b) K 2 SiF 6 KF KCl; T=700 ; i k =10 ma/cm 2 용융물로 만든 실리콘 섬유 41

60 러시아 화학기술 현황 이 기술을 이용하면 전기에너지 소비가 감소되고, 전기분해 매개변수들에 변화를 주어서 실 리콘전해질 첨전물의 구조를 조절할 수 있다. 공기 중으로 배출되거나 물에 씻겨나가는 유해물 질이 상대적으로 적고, 실란에서 실리콘을 제조할 때 현재 이되고 있는 다단계 가스상 기술들과 달리 폭발위험이 없다. 시험장치(pilot installation)를 이용해서 나노결정 실리콘섬유와 다양한 기판에 침전시킨 실리 콘 코팅 샘플들을 만들었다. 응용분야 나노전자공학과 바이오센서 장기간 사용이 가능한 화학전지의 전극소재 태양전지 Oleg V. Chemezov(화학박사, 용융물전기분해연구실) 전화 : (343) chemezov@ihte.uran.ru. 금속섬유제조 할로겐화물과 질산염 용융물에서 불안정한 음극(nonstationary cathode)으로 금속을 정제하여 니켈, 코발트, 은 등을 양모형태(as wool)로 제조할 수 있다. 섬유형태를 띤 은과 니켈, 코발트, 구리, 크롬 침전물들은 벌크밀도(bulk density)가 작고, 비 표면이 크게 발달하였다. 니켈과 코발트, 은으로 된 실뭉텅이는 고온 전기화학 장치들에서 전극으로 이용되고, 또 열전 도성 및 전기전도성 접착제와 세라믹들의 충전재(filler)로 이용될 수 있다. 그리고 이 실들을 가 지고 크기와 형태가 다양한 제품들을 만들 수 있는데, 예를 들어 알약 모양 또는 플레이트 모양 을 한 촉매제를 만들 수 있다. 금속실은 두께가 300µ 일때 길이가 20mm까지 가능하다. 42 한러과학기술협력센터

61 분석, 무기, 물리 화학 금속 섬유들의 비표면(specific surface) 니켈 cm 2 /g, 코발트 cm 2 /g, 은 cm 2 /g. 밀도 g/cm 3. 이렇게 만든 촉매제들을 메탄올이 적은 포름알데히드(little methanol formaldehyde) 생산에 이용하면 공정의 속도가 30~32% 증가한다. 이는 글리옥살(glyoxal)과 에틸렌 산화물 제조에도 이용될 수 있다. 은 섬유를 전기화학 산소센서(electrochemical oxygen sensor)에 이용하면 센서의 온도를 35 0 까지 낮출 수 있고, 플래티넘을 부분적으로 은으로 바꾸면 가스교체 과정에서 기전력 셀 (emf cell)의 환원속도를 2~5배 감소시킬 수 있다. 용융염 전기분해 기술을 이용해 몰리브덴과 몰리브덴 제품 제조 이는 다양한 크기와 형태의 몰리브덴 제품을 제조하는 기술이다. 원료로 보통 몰리브덴 조각 들을 이용하는데, 일반 원자력 산업에서 나오는 방사성 몰리브덴 조각들은 현존하는 기술로는 처리와 가공이 불가능하다. 한편 본연구소에서 개발한 신기술을 이용하면 방사성 몰리브덴 조 각들을 가지고 화학적 순도가 높은 다양한 제품들을 만들수 있다. 내화화합물의 단결정성장, 화학공정, 세라믹소재의 풀림 (annealing of ceramic materials) 같은 몇 가지 기술들을 이 용해 고온에서 제조한 몰리브덴 샘플들을 시험한 결과 일반 기술로 만든 동종제품들보다 낫다는 결론에 이르렀다. 이 기술은 대규모 실험실 장비에서 테스트를 이미 완료하 였고, 생산조건을 만족시키는 다양한 종류와 크기의 몰리브덴 제품들이 만들어졌다. 용융염 전기분해 기술로 레늄과 레늄을 이용한 제품들 제조 복잡한 모양을 띠는 단단하고 견고한 레늄제품 제조방법이 개발되었다. 이 기술을 이용해 실 제로 대형 크루서블(crucibles)과 앰플(ampoules)을 만들 수 있었는데, 그 직경은 100mm, 높이 43

62 러시아 화학기술 현황 는 150mm, 두께는 2mm이다. 그리고 길이가 1.5킬로미터이고 두께는 20~40µ인 호일도 만들었 고, 또 모양이 복잡하고 두께가 1,0 1,5 mm이며, 추력이 작은 액체로켓엔진(liquid rocket engines)의 몸체도 만들 수 있었다. 질량분석기를 이용해 와이어를 테스트 한 결과, 품질면에서 기존 기술로 만든 제품들보다 성 능이 뛰어나다는 사실이 확인되었다. 그리고 전기분해기술로 만든 이 와이어는 200 고온에서 도 형태가 변하지 않았기 때문에 수차례에 걸친 분석을 수행하면서 질량분석기를 추가로 수정 하거나 조절할 필요도 없었다. 또 이 장치에서는 이온센서들이 파라데이 컵(Faraday cup)을 대 신할 수 있었다. 제품을 만들고 코팅을 입히는 것이 좀더 쉽고 안정적이었 는데, 이유는 전기장과 전류의 컨트롤이 쉽기 때문이다. 원 료로는 가격이 저렴한 레늄 조각들이나 분말을 이용한다. 30~40가지의 불순물들을 분석한 결과 증착된 금속의 순도 가 99,99 99,999임이 확인되었다. 플래티넘 금속과 그 합금 제조 용융염 전기분해로 플래티넘 금속과 그 합금을 제조할 수 있는 다음과 같은 산업기술들이 개 발되었다. 두께가 10µ에서 밀리미터 단위까지 이르고, 고도의 기계적 강도와 유연성(ductility)을 가진 단단한 균질의 제품 전기도금(Electroplating) 기술을 이용해 만드는 제품 금속에서 불순물을 단번에 제거하고 99,95 99,99% 순도의 고품질 제품을 만들어주는 전해 질 정제(산소와 탄소, 수소, 질소의 함유량은 10 3~10 4%) 이 기술을 이용하면 가공과정에서 귀금속의 손실이 감소되고, 또 플래티넘 합금과 고순도 성 분들이 단절이 없는 하나의 층 또는 수지상결정 또는 분말 형태로 침전된다. 그 결과 다양한 복합재료들이 만들어진다. 이 기술은 제조산업 현장에서 이미 이용되고 있다. 44 한러과학기술협력센터

63 분석, 무기, 물리 화학 단결정 텅스텐 제품 제조를 위한 전기분해기술 용융염 전기분해 과정에서 에피택셜 성장하는 단결정텅스텐 연구를 기초로 하여, 다양한 형 태를 가진, 그리고 구조가 완벽한 단결정제품들을 제조할 수 있는 방법들이 개발되었다. 이 방법에 기초해 만든 텅스텐 층들의 순도는 전자빔 부분용융(electronbeam zone melting)과 가스상기술(gas phase method)로 만든 것보다 뛰어 났다. 현재 폐쇄기술사이클(closed technological cycle)이 개발되었다. 그리 고 폭발위험이 있는 독성가스들은 이용하지 않는다. 나노결정 텅스텐청동 전기화학기술을 이용해 폴리텅스텐산염 용융물(polytungstate melts)에서 바늘처럼 생긴 텅스 텐청동 나노결정을 합성할 수 있었다(각 바늘의 두께는 100nm 이하). 두 종류의 나노결정 바늘 이 있는데, 하나는 끝이 뽀족한 것이고, 다른 하는 둥근 막대 형태이다. 일정한 방향을 가진 또는 일정한 방향을 갖지 않는 침전물들 을 만들 수 있다. 텍스처(100)을 가진 W 플레이트에서 두께가 10µ인 육각의 고체청동(solid hexagonal bronze)을 제조하였는 데, 이 안에 든 미세결정들은 하나하나가 일정한 방향을 띤 나 노결정구조이다. 텅스텐청동 나노결정들과 텅스텐코팅 샘플 이미 완성되었다. 응용분야 일정방향을 가진 텅스텐청동 나노결정구조들 이온선택전극, 연료전지전극, 전기변색소자(electrochromic devices), 냉음극관(cold cathode), 촉매제. Vladivimir A. Khokhlov(화학박사, 용융염연구실 대표) 전화 : (343) V.Khokhlov@ihte.uran.ru. 45

64 러시아 화학기술 현황 러시아과학아카데미 시베리아분원 G.K. 보레스코프 촉매연구소 주소 :630090, Novosibirsk, prospekt akad. Lavrenteva, 5 전화 : +7(383) 팩스 : +7(383) www@catalysis.ru, bic@catalysis.ru 프로톤전도성 고분자전해질을 가진 H 2 /O 2 연료전지 캐소드를 위한 전기촉매제 Pt/C 촉매층 구조 및 촉매의 전기화학적 활성을 비롯한 캐소드들의 매개변수가 최적화 되었다. 이 렇게 저온연료전지 캐소드를 위한 고효율의 촉매제가 개발되었는데, 이 제조기술의 특징은 국 내재료들을 이용한다는 데 있다. H PtCl C NaOOCH PtO Na CO x C H Pt C 40% Pt/Sibunit 촉매제는 금속에 입혀진 나노입자들의 분산성이 뛰어나기 때문에 플래티넘 단위질량당 활성(activity per unit mass of platinum)이 현존하는 최고제품(40%Pt/Vulcan XC 72R(Hispec 4000, Johnson Matthey))과 비교할 때 2배나 뛰어나다. 40% Pt/Sibunit 현미경사진과 크기에 따른 입자분포 Anatoky V. Romanchenko(화학박사) 전화(383) bic@catalysis.ru 46 한러과학기술협력센터

65 분석, 무기, 물리 화학 디젤연료의 수소화처리에 이용되는 촉매제 재생 촉매제를 재생시키면 거의 본래 수준의 활성을 되찾게 된다. 덕분에 여분의 고활성 촉매제 제 조가 보장되고, 동시에 수소화처리 후 촉매제 폐기와 관련된 문제들이 자동 해결된다. 이 기술은 다음과 같은 기초연구자료들을 이용해 개발하였다. 즉, 1) 다공성소재 Al2O3에 대한 연구, 2) 수 소화처리반응을 위한 활성성분 조성과 구조, 형성 메커니즘 연구, 3) 몰리브덴과 코발트 화합물 의 배위화학(coordination chemistry) 연구, 4) 황화물촉매의 비활성화 메커니즘 연구 등이다. 촉매재생은 탄소침전물 촉매에서 산화를 완전히 제거시키는 것을 의미하는데, 이 경우 텍스 처의 속성변화는 최소한으로 일어난다. 기판과 강하게 결합된 표면 화합물이 유기복합재료와 상호작용하여 비메탈 화합물로 변하고, 이 비메탈 화합물은 또 황화단계에서 선택적으로 수소 화처리반응의 활성성분으로 변한다. 공업용 그래뉼들을 가지고 이 촉매의 재생과 활성화 기술을 테스트 하였다. 그리고 재생된 촉매가 시험장치에서 시험을 성공적으로 마침으로써 이 기술은 산업이용이 가능하게 되었다. Alexandr S. Noskov(공학박사) 전화 : (383) noskov@catalysis.ru. 디젤연료의 수소화처리를 위한 촉매 이 촉매는 a) 1차와 2차 중간증류물(the middle distillate fractions of primary and secondary origin)에서 고품질의 디젤연료를 생산하고, b) IR TH 1 디젤을 EURO 4 수준까지 끌어올리기 위해 수소처리할 때 이용된다. 이 촉매의 활성도는 수입품보다 뛰어나고, 품질면에서도 해외 유 명 제품들과 견주어 전혀 뒤지지 않는다. 이 기술을 이용하면, 안정된 유황 화합물(stable sulfur compounds)로 적극 변화되는 고분산 황화합물(highly dispersed sulfide compounds)을 제조할 수 있다. 현재 이 촉매는 산업현장에 서 성공적으로 활용되고 있으며, 유황 잔유량이 10 ppm인 EURO 5에 해당하는 고품질 디젤연 료 생산을 보장해준다. 러시아연방 특허를 취득하였다. 47

66 러시아 화학기술 현황 열안정 바나듐 티타늄 나노촉매로 가스에서 질산화물 제거 암모니아를 이용해 산화물이 질소가 되기까지 선택적으로 환원시켜줄 수 있는 고효율의 신촉 매는 온도에서 90 95% 이상의 효율로 NOx를 N2로 전환시켜 준다. 이 신촉매는 나 노결정구조를 가진 이산화티타늄(아나타제)을 베이스로 하는 바나듐과 텅스텐 산화물(oxides of vanadium and tungsten on the titanium dioxide)이다. 이 촉매와 비교할 때 이미 시중에 나온 잘 알려진 산화촉매제들은 안정성이 떨어질 뿐 아니라 고온에서 활성도가 급격히 감 소한다(NOx 전환율 :35 50%). 신촉매의 고활성도와 열안정성은 이산화티타늄(titanium dioxide)나노결정구조 덕분에 가능한 데, 이 나노결정구조는 크기가 3~8nm인 아나타제 고분산 결정들에 의해 형성된다. 아나타제 고 분산결정들은 전이원소들의 이온들로 안정화된 블록간 경계(interblock boundaries)를 형성하면 서 서로 무질서하게 융합되어 있다. 아나타제 나노결정구조는 금혹석(rutile)으로의 위상전이 되 는 온도를 높여주고, 담체(carrier)의 분산성과 열안정성을 증대시킨다. 블록간 경계 부분에 있 는 아나타제 구조가 많이 무질서하기 때문에, 아나타제의 블록간 경계는 바나듐이온 클러스터 들의 안정화 센터가 된다. 아나타제의 격자에서 안정화를 이룬 바나듐 이온들의 상태는 다른 산화물 촉매들(예를 들어, 바나듐이온 표면 폴리수착화물 surface polyhydroxocomplexes of vanadium ions, 즉 V2O5 / МexOe. 여기서 Мe는 Ti, Al, Zr)과 비교할 때, 더 높은 열안정성을 갖게 된다. Galina A. Zenkovets(화학박사) 전화 : (383) zenk@catalysis.ru. 새로운 형태의 나노 및 미세구조 탄소섬유 그라펜 층들로 무질서하게 덮여 있는 깃털섬유가 특히 관심을 끈다. 이 섬유는 비표면적이 300 m 2 /g 이상이며, 천연가스 및 생활가스(С3 С4)를 분해하여 만들 수 있고, 또 니켈 촉매와 니켈 구리 촉매에서 염소치환 탄화수소(chlorine substituted hydrocarbons) 분해로도 만들 수 있다. 염소치환 탄화수소 분해 과정에서 처음으로 탄소 마이크로스프링이 만 48 한러과학기술협력센터

67 분석, 무기, 물리 화학 들어졌다. 이 마이크로구조는 니켈결정의 다양한 면들에서 탄소증착속도의 차이가 나기 때문에 생기는 것이다. 1,2 디클로로에탄 분해로 제조된 탄소 마이크로스프링 유리섬유촉매 유리섬유촉매는 미세유리섬유를 짜서 만든 차세대 촉매로 활성성분(플래티넘과 팔라듐)을 나 노단계에서 설계, 제작한 덕분에 활성과 선택성이 크게 증대되었다. 유리섬유촉매의 아주 중요한 장점은 귀금속 함유량이 크게 감소되어( %) 그 가격이 많이 저렴해졌다는 데 있다. 연 구와 분석을 통해 이 유리섬유촉매가 아세틸렌의 선택적 수소화반응, 이산화황(sulfur dioxide)의 산화, 유기염소 폐기물의 처리, 유기화합물의 재연소(deep afterburning of organic compounds) 를 비롯한 다양한 화학반응들에서 독특한 촉매속성을 나타냄이 확인되었다. 유리섬유촉매는 형태와 구조가 독특하기 때문에, 이를 이용해 뛰어난 기계적 강도, 그리고 열 및 질량 전달 능력이 뛰어난 전혀 새로운 구조의 촉매반응로를 개발할 수 있다. 이 촉매는 환경 과제도 해결하고, 또 귀중한 올레핀 모노머와 황산 생산에도 이용할 수 있다. 응용분야 산업분야 : 연도가스 재연소에 이용. (주)«니즈네캄스크네프테힘». 산업시험용 : 이산화황의 산화, 디젤엔진 배기가스 정화, 유기염소 폐기물 처리, 아세틸렌 탄화수소의 수소화반응. Bair S. Balzhinimaev, 화학박사 전화 : +7(383) balzh@catalysis.ru. 49

68 러시아 화학기술 현황 러시아과학아카데미 시베리아분원 A.V. 니콜라예프 무기화학연구소 주소 : , Novosibirsk city, prosp. Akad. Lavrenteva, 3 전화 : (383) 팩스 : (383) niic@niic.nsc.ru 순수 희토류금속 제조 수소화리튬기술(Lithium hydride technolog)은 고순도 산화물에서 희토류금속을 생산할 때 이용할 수 있는 기술이다. 산화물을 먼저 염소처리한 뒤, 온도에서 수소화리튬 (lithium hydride)으로 열처리하고, 다음 상온에서 물로 세척한 뒤, 수소화금속분말을 건조시킨 다. 탈수소화반응(dehydrogenation)은 온도 의 진공에서 이루어진다. 그렇게 하면 밀 도가 높은 금속 분말이 만들어진다. 이 기술을 이용하면 부산물로 무수 희토류금속 염화물(anhydrous rare earth chlorides)과 무수 희토류금속 수소 화물(anhydrous rare earth hydrides)을 생산할 수 있다. 분말상태의 금속을 제조할 수 있다. 반응의 부산물들은 쉽게 제거된다. 한편 증류와 정제 등 에너지소비가 많은 프로세스들은 이 용하지 않는다. 이 기술은 소량의 샘플제조가 가능한 확대 실험실 장치에서 이미 테스트를 마쳤다. 그리고 노보시비르스크와 크라스노야르스크에 소재한 일련의 기업들에서 산업 테스트를 완료하였고, 러시아연방 특허도 취득하였다. 응용분야 야금산업 영구자석, 금속 수소화물 축전지(metal hydride batteries), 배터리 50 한러과학기술협력센터

69 분석, 무기, 물리 화학 Olga A. Gerasko(화학박사, 학술부장) 전화 : (383) sam@niic.nsk.su. 수소화리튬기술로 모노실란 생산 수소화리튬과 사염화실리콘(silicon tetrachloride)의 상호작용을 통해 모노실란을 제조하는 전 혀 새로운 기술이 개발되었다. 이전 기술들에서는 수수화리튬을 이용해 용융물에서 사염화실리 콘을 모노실란으로 변화시켰었는데, 이 경우 실리콘을 환원시킬 때 생기는 염들(salts)을 알칼리 수소화물로 제거해야만 했다. 한편 신기술을 이용할 경우 먼저 염화리튬을 고온 전기분해 시켜 금속리튬을 만든다. 그리고 이 금속리튬으로 '사염화실리콘이 모노실란으로 변화되는 반응에 필요한 수소화리튬'을 얻는데, 이 경우 리튬이 재활용(recycle)되기 때문에 제품의 원가가 줄어든다. 또 이 기술은 트리클로로실란 공정(trichlorosilane technology)으로 실리콘을 생산할 때 축적 되는 고순도 사염화실리콘을 수소화리튬과 300 에서 반응시켜 모노실란으로 변화시킬 때도 이용할 수 있다. 모노실란을 극저온정제(Cryogenic cleaning) 시킴으로써 99,99%의 고순도 제 품을 생산할 수 있다. 응용분야 마이크로일렉트로닉스 태양전지 실리콘 생산 발전분야에서 이용되는 모노실리콘을 위한 고순도 폴리실리콘 생산 레이저 및 신틸레이션 결정소재 : 성장증식기술과 방법의 현대화 Li 2 Zn 2 (MoO 4 ) 3 결정의 합성, 구조, 속성 초크랄스키의 저경사방법(low gradient Czochralski)으로 크롬, 구리, 가돌리늄 이온들로 활성 51

70 러시아 화학기술 현황 시킨, 불순물이 없는 Li2Zn2(MoO4)3의 거대결정들을 처음으로 성장시켰다. 리튬과 아연 원자들 이 서로 다른 3곳에 위치하게 되는데, 이 덕분에 동형치환(isomorphous substitution)이 가능해 지고, 결정 속으로 활성불순물들을 주입할 수 있게 되었는데, 바로 이 덕분에 효과적인 섬광을 내는 신틸레이터(scintillators)와 형광체, 레이저 등을 제조할 수 있게 된다. 불순물이 없는 결정들은 상온에서 기록적으로 짧은 시간 동안 발광을 일으키는데(λ=387 nm, 2 ns와 6 ns시간에서 두 차례 지수하락), 이는 현재 알려진 신틸레이터들 중 최고의 기록이다. Co 2+ 와 Ti 4+ 으로 활성시킨 균질결정(homogeneous crystals) Li2Zn2(MoO4)3을 초크랄스키 공정 으로 성장시키는 데 필요한 환경과 조건들이 연구되었고, 이를 기초로 직경은 30mm, 길이는 50mm 인 결정들(Li2Zn2(MoO4)3)을 제조하였는데, Li2Zn2(MoO4)3:Ti 4+ 결정의 발광강도(luminescence intensity)는 560nm 영역에서 도핑되지 않은 결정들보다 4배나 강했다. 그리고 Li2Zn2(MoO4)3 :Co 2+ 결정을 가지고 1,5 1,6 µ 발광 레이저에 이용할 수 있는 수동광학셔터를 개발할 수 있는 가능성이 확인되었다. 논 문 Pavlyuk A.A., Nadolinny V.A., J. Solid State Chem. 2009, 182(7), pp Nadolinny V.A., Pavlyuk A.A., Solodovnikov S.F., Solodovnikova Z.A., Zolotova E.S., Nebogatikova N.A., Plyustin V.F. «Li2Zn2(MoO4)3 결정들의 합성, 구조, 속성». 학술대회 «기능소재의 조성과 구조 연구방법» 발표문 초록. 노보시비르스크, 2009년 10월 11~16일. 52 한러과학기술협력센터

71 분석, 무기, 물리 화학 Sergey F. Solodovnikov, 화학박사(결정화학연구실) solod@che.nsk.su. 백금과 비철금속들의 이중 착염 이기종 촉매와 비평형 고체 솔류션의 유망한 전구물질 열분해기술로 이중착염 나노합금 형성 나노합금의 속성은 성분조성(composition)과 원자배열(atomic ordering), 입자크기 등에 의해 조절된다. 그리고 시너지효과와 구조변화 가능성 등이 종합적으로 작용하여 응용분야의 확대를 가져온다. 유망한 나노합금 제조기술 중 하나는 다성분 전구화합물(precursor compounds)의 열분해이 다. 이 전구물질에는 모든 합금성분들이 들어 있다. 한편 이 기술의 가장 중요한 특징은 금속원 자들의 비율이 전구물질 조성에 의해서 결정된다는 것이다. 이는 이중 착염(double complex salts)과 단핵착물의 고체 솔류션(solid solutions of mononuclear complexes) 같은 귀금속들에 적용될 수 있다. 이중착염의 열분해 산물, 즉 비메탈산물(bimetallic products of thermolysis)의 뛰어난 반응능 력이 확인되었고, 전구화합물(precursor compounds)의 저온분해(100~400 ) 과정에서 일어나 는 나노합금 형성도 연구되었다. 이렇게 제조된 금속간화합물들(intermetallics)은 새로운 자성 (magnetic properties)을 띨 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 소형나노입자(5~10nm) 제조를 보장해 주는 열가공 매개변수들을 정하는 것은 테라비트 저장장치 개발에 중요하다. 논 문 Shubin Yu.V. «귀금속으로 된 비메탈 나노입자들의 형성과 위상 및 구조 변화». 학위논문, Filatov E., Shubin Yu., Sharafutdinov M. In situ synchrotron x ray diffraction study of formation mechanism of Rh0.33Re0.67 nanoalloy powder upon thermal decomposition of complex precursor. Z. Kristallogr, 2008, V. 27, Suppl., pp

72 러시아 화학기술 현황 Sergey V. Korneev, 화학박사 희귀백금화학연구실 대표 전화 : (383) korenev@niic.nsc.ru Yury V. Shubin, 화학박사 전화 : (383) shubin@niic.nsc.ru. 칼코게나이드금속착물 합성 새로운 종류의 화합물 폴리옥소티오메탈레이트 칼코게나이드 클러스터들이 도슨타입의 전통적인 폴리옥소메탈레이트 구조들 속에 들어있는 폴리옥소티오메탈레이트(polyoxothiometalates)의 합성기술이 개발되었다. 연결다리 역할을 하는 칼코겐 원자들이 이종금속을 연결하여 파생 헤테로금속 폴리옥소티오메탈레이트(heterometallic derivatives polyoxotihometalates)를 형성한다. 이 하이브리드 구조는 다양한 기능들을 갖고, 폴 리옥소메탈레이트와 칼코겐화합물 클러스터들의 속성을 조화시킨다. 열수조건(under hydrothermal conditions)에서 삼각형 클러스터 아쿠아착물(aqua complex)인 [Mo3S4(H2O)9] 4+ 과 폴리옥소텅스텐산염 [SbW9O33] 9 이 상호작용하여 Cs6(H3O)3[SbW15Mo2S2O2(H2O)3O53] 9H2O을 형성하 였는데, 이는 도슨타입(Dawson type)의 구조들과 비 슷한 구조를 갖고, 텅스텐 원자 3개와 4개의 브리징 산소원자들이 Mo3S4 4+ 클러스터들로 교체되었다. 하 이브리드 폴리옥소메탈레이트 클러스터 착물인 [AsW15Mo3СuS4(H2O)3O53] 8. 도 형성되었다. 이 화합물은 물의 전기화학 분해 반응을 비롯해 다양한 반응의 촉매로 이용될 수 있다. 논 문 Sokolov M.N., Kalinina I.V., Peresypkina E.V., Cadot E., Tkachev S.V., Fedin V.P. 54 한러과학기술협력센터

73 분석, 무기, 물리 화학 Incorporation of molybdenum sulfide cluster units into a Dawson like polyoxometalate structure to give hybrid polythiooxometalates. Angew. Chem. Int. Ed., 2008, V. 47, p Izarova N.V., Sokolov M.N., Kholdeeva O.A., Fedin V.P. 티오에테르의 선택적 산화반응 에서 이용될 수 있는 거대분자 폴리옥소몰리브덴산염의 촉매속성 연구. 과학아카데미 소식, 화학시리즈. 2009년, 1, p Vladimir P. Fedin, 화학박사 클러스터 초분자 화합물 화학연구실 전화 : (383) , cluster@niic.nsc.ru. 배위, 클러스터, 초분자 무기화합물 화학 유기금속 다핵 화합물 골격에 d와 f 전자궤도를 가진 금속들과 15족 및 16족 비전이원소들을 함유하는 화합물들 합 성기술이 개발되었다. 그리고 이 기술을 이용해 전자궤도가 d인 금속과 Sm, Yb 같은 란타넘족 원소들(lanthanide)을 함유한 폴리인산염 및 황화물 클러스터 이기종 착물(polyphosphate and heterometallic sulfide clusters complexes)을 처음으로 합성하였다. 이는 칼코게나이드 및 프니 코게나이드 이기종금속의 위상을 갖는 전구물질, 그리고 자성과 전기전도성을 갖는 나노소재 전구물질로 가는 길을 열어준다. [(Cp* 2 Yb) 2 Fe 6 S 6 (CO) 6 ] [Cp*FeP 5 Sm(DIP 2 pyr)(thf) 2 ] Cp*FeP 5 Sm(DIP 2 pyr) ] 2 전자궤도가 d와 f인 금속들과 15족 및 16족 비전이원소들을 함유하는 화합물들의 실례 칼코게나이드 및 프니코게나이드 이기종금속의 위상을 갖는 전구물질, 그리고 자성과 전기전도성을 갖는 나노소재 전구물질 55

74 러시아 화학기술 현황 논 문 Konchenko SN, Sanden T, Pushkarevsky NA, Köppe R, Roesky PW. Wheel shaped lanthanide iron sulfide clusters. Chemistry Dec 27, 16(48), pp Konchenko SN, «골격에 16, 15, 13족 원소들을 가진 클러스터 착물 화학 : 이 착물의 제조 와 변형을 위한 신톤기술(synthons approach) 발전». 학위논문, 2009년. Sergey N. Konchenko, 화학박사 다핵 유기금속 화합물 화학연구실 대표 전화 : (383) konch@niic.nsc.ru. 기능소재들의 물리화학과 기술 고도로 분쇄된 그래파이트와 그래핀 박막 그래파이트를 아주 잘게 쪼갠 뒤 이를 콜로이드 분산 상 태(colloidal dispersions)로 만들고 후에 그라펜 박막 (graphene films)으로 변화시킬 수 있는 화학적 변형기술이 개발되었다. 콜로이드 용액과 그라펜 박막은 회절기법 (diffraction techniques), 전자 및 원자힘현미경, 로만분광 법 등의 다양한 물리적 방법을 이용하여 그 성격을 종합규 명하였다. 단층 분산은 완벽한 육각형 구조의 박막을 형성한다. 그라펜 제조는 최종적으로 화학 적 기능화(chemical functionalization)와 콜로이드 분산을 통해 실현된다. 이 소재는 나노전자공학의 기초가 될 유망한 소재이다. 논 문 Lee J.H., Shin D.W., Makotchenko V.G., Nazarov A. S., Fedorov V.E., Yoo J.H., Yu S.M., Choi J. Y., Kim J.M., Yoo J. B. One step exfoliation Synthesis of Easy Soluble Graphite and Transparent Conducting Graphene Sheet. Small. 2010, V. 6, pp 한러과학기술협력센터

75 분석, 무기, 물리 화학 Drofeev Yu.A., Bogdanov S.G., Replykh A.E., Pirogov A.N., Skryabin Yu.N., Makotchebko V.G., Nazarov A.S., Fedorov V.E. 층간 삽입된 그래파이트 결정구조의 저온 변화(Low temperature variation of the crystal structure of intercalated compounds of graphite). 제7회 전국학술대회 «X ray와 싱크로트론 방사선, 나노시스템과 소재 연구를 위 한 중성자와 전자. 나노 바이오 정보 인지 기술» ноября 월 16~21일. p Victor G. Makotchenko, 화학박사 복합화합물 화학연구실(laboratory chemistry of complex compounds) 전화 : (383) mwg@che.nsk.su. 물질의 분리 및 정화를 위한 물리화학적 기초 불꽃광도측정법으로 나노 및 마이크로 입자들의 계면동전위(electrokinetic potential) 파악 이 자료는 «분석화학»에 포함될 수도 있다. 나노 및 마이크로 입자들의 계면동전위를 불꽃광도측정법으로 파악 : 도식(A); 다양한 전극들(B, C, D)을 가진 셀 유전율이 낮은(2~5) 역미셀(reverse micelles)과 솔벤 트에서 나노 및 마이크로 크기 입자들의 전기영동적 이 동성을 파악할 때 사용이 단순한 불꽃광도측정기술을 이용할 수 있다. 불꽃광도측정기술은 크기가 5nm보다 작은 나노입자들의 전기영동적 이동성을 측정할 수 있 을 뿐 아니라, 액체 속 초분산 시스템의 속성 규명에서 도 중요한 역할을 한다. 논 문 Bulavchenko A.I. Popovetsky P.S. «The electrokinetic potential of nanoparticles in reverse AOT micelles : photometric determination and role in the processes of heterocoagulation, separation, and concentration»// Langmuir V P

76 러시아 화학기술 현황 Bulavchenko A.I., Pletnev D.N. «Electrophoretic concentration of nanoparticles of gold in reversed micellar solutions of AOT» // J. Phys. Chem. С V. 112, 42. P Alexandr I. Bulavchenko, 화학박사 추출프로세스화학연구실대표 bulavch@niic.nsc.ru. 러시아과학아카데미 A.V. 톱치예프 석유화학합성연구소 주소 : , Moscow, Leninsky Prospect, 29 전화 : (495) 팩스 : (495) tips@ips.ac.ru 물에서 산소를 높은 효율로 제거할 수 있는 막기술 고순도의 물을 만드는 과정에서 제거해야 할 주요 불순물들 중 하나가 용존산소이다. 첨단전 자공학과 전력, 식품을 비롯한 많은 산업분야 기술들의 경우 물의 용존산소 함유량을 엄격히 준수하지 않으면 안 되는데, 이러한 물은 시장에서 살 수도 없다. <A.V. 톱치예프 석유화학합성연구소>에서 네덜란드의 <응용과학연구소(TNO)>와 공동으로 촉매막 접촉반응기 (catalytic membrane contactor reactor)를 개발하였는데, 이는 물에 함유된 용존산소를 단번에 제거할 수 있는 기술이다. 촉매막 접촉/반응기에서 용존산소를 단단계로 제거할 수 있는 기술의 원리 물과 접촉하는 프로필렌 중공섬유막(hollow fiber membranes) 표면에 초미세 팔라듐 층들을 입힌다. 팔라듐을 입힌 촉매 막과 물이 만나는 경계표면에서 수소를 이용해 산소를 효과 적으로 감소시킬 수 있다(온도는 20 ). 용존산소량을 1ppb까지 줄여서 초청정수를 만드는 것이다. 58 한러과학기술협력센터

77 분석, 무기, 물리 화학 «Celgard» 사에서 시험용으로 제조한 중공섬유막접촉기를 가지고, 기계적 분해 없이 기술시 험을 성공적으로 완료하였는데, 이는 촉매막접촉기의 기술성이 뛰어나다는 사실과 또 대형화가 충분히 가능하다는 사실을 보여준다. 이 기술은 러시아연방과 네덜란드에서 특허를 받았고, 이미 현장 이용이 가능하다. Vladimir V. Volkov, 화학박사, 정교수 고분자막 연구실 대표 전화 : (495) vvvolkov@ips.ac.ru. 탄화수소의 탈수소화를 위한 나노구조 금속탄소 촉매 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폭발합성 나노다이아몬드, 염화백금(PtCl4) 및 염화루 테늄(RuCl3) 등으로 이루어진 복합재료를 적외선 열분해(IR pyrolysis)시켜서 나노구조 금속탄 소촉매를 만들었다. 전구물질에 함유된 폴리아크릴로니트릴은 금속 나노입자들의 균질한 분포를 보장하고, 고분 자사슬의 탈수소반응으로 인해 생기는 수소는 금속들을 효과적으로 제로원자가상태로(zerovalence state)까지 복원시켜준다. 적외선 열분해 in situ에서 Pt Ru 합금의 나노입자들이 만들어지는데, 크기는 2~16nm(평균 6~8nm)이다. Pt Ru 합금의 나노입자들을 가진 촉매는 탄화수소에서 수소를 분리시키는데, 실제 시험 결과 시클로헥산을 100% 선택성으로 벤젠으로 100% 변화시킴이 확인되었다. Galina P. Karpacheva, 화학박사 폴리복합시스템화학연구실(laboratory of polyconjugated systems chemistry) 대표 전화 : (495) gpk@ips.ac.ru. 59

78 러시아 화학기술 현황 신탄소소재 및 기술 연구소 주소 :119992, Moscow, Leninskie Gory, 1, p.11 전화 : (495) 팩스 : (495) info@inumit.ru 거품발생 온도가 낮은 산화 그래파이트 이 소재는 아주 뛰어난 열팽창 능력을 나타낸다. 불길이나 열을 받게 되면 코팅의 방염층에서 거품이 발생하면서 그 부피가 100배로 늘어나는데, 이를 통해 불길을 격리시키고 가연성 케이 블의 피복도 보호해줄 수 있다. 주요 특징 거품발생 온도가 아주 낮기 때문에( ) 내화소재 및 방염소재 생산분야에서 산화 그 래파이트의 이용범위가 확장되고 있다(나무 보호, 조직 저항 증가). 열팽창 정도가1000% 이상으로 아주 크기 때문에 내화소재들의 층을 얇게 만들 수 있고(0,5 0,8 mm), 코팅의 무게와 소비를 줄이고(비슷한 내화효과를 갖는 보호보드들보다 무게가 5~10배 감소), 구조가 단순하며, 실리카나 석면으로 만든 다른 내화소재들에 비해 내화시간이 2~3배 길다. 고분자, 금속, 나무에 대한 결합성, 내수성 및 내후성(weather resistance), 내구성(durability) 이 뛰어나다. 케이블 코팅의 두께는 동종제품들보다 20~50% 얇다. 결함제어가 가능한 재료. 발달된 표면을 가진 열팽창 그래 파이트 제조에 이용할 수 있는 전구물질(Precursor). 러시아연 방 특허 10개 획득. 이 재료는 케이블을 보호하고, 고층건축물을 비롯한 강철 및 나무 구조들의 내화능력을 증강시키고, 방화도어, 방화벽, 밸브, 커플링, 난연재료(fire retardant materials) 제조에 이용할 수 있다. 개발단계 완제품 60 한러과학기술협력센터

79 분석, 무기, 물리 화학 전기화학적으로 삽입시킨 그래파이트로 만든 그래파이트 호일 주요특징 반응물질의 농도와 소비가 2~5배 감소되어, 전통기술로 만든 호일보다 수익성이 커지고 생 산에 드는 에너지는 30% 감소되었다. 강도가 증강되고, 밀도가 더 균일해져 밀폐능력이 강화되었다. 또 메탈 가스켓(metal gaskets), 석면을 함유한 파로나이트(asbestos containing paronite) 같은 기존내화재료들보 다 수명이 증대되고, 장비수리비용도 8~10배 줄어들었다. 반복하중(cyclic loads)을 포함한 고하중과 고온의 환경에서 강도와 탄성 지수가 강화되고, 40 MPa 압력과 800 온도에서 사용이 가능하다. 두께가 0,2~2 cm로 다양하다(참고로 다른 동종제품들은 0,4~1,5 cm). 직경이 최대 1,5 m인 호일은 화력발전소 및 원자력발전소, 파이프라인 등에 이용되는 대형직경펌프의 플랜지 연 결부(flanged connections)의 안전한 밀폐를 보장해준다.(다른 동종제품들은 직경이 최대 70 cm). 독일인증기관(TUV)으로부터 생산과 품질경영 시스템과 관련한 ISO 9001:2000인증을 받음 세계 최초로 질소를 삽입한 다양한 종류의 그래파이트를 전기화학적으로 제조할 수 있는 산 업기술이 실현되었다. 응용분야 원자력발전소와 화력발전소의 장비들, 그리고 석유화학 및 가스분야 파이프라인 등의 아주 중요한 연결부를 고도도 밀폐화 시킬 때. 개발단계 완제품. Anatoly N. Seleznev, 공학박사 전화 : (495) seleznev@inumit.ru. 61

80 러시아 화학기술 현황 러시아과학아카데미 N.S. 쿠르나코프 일반무기화학연구소 주소 : , GSP-1 Moscow V-71, Leninsky pr. 31 전화 : (495) , 팩스 : (495) zvega@igic.ras.ru 특정성질을 띠는 무기물질의 유도합성과 이를 이용한 기능성 소재 제조 팔라듐과 백금의 이종금속 카르복실산염으로 만든 촉매활성소재 팔라듐(II)과 백금((II,IV)으로 만든 새로운 헤테로금속 화합물 합성. 이 화합물 속의 귀금속 원자들은 브리징 카르복실산염 그룹(bridging carboxylate groups)으로 전이금속, 전이후 금속 (post transition metals), 또는 희토류금속들(rare earth metals)과 결합되어 있고, 강력 결합된 도 너 리간드들(donor ligands)을 함유하지 않는다. 이 클러스터들은 촉매활성을 갖는 헤테로금속 나노클러스터 및 나노합금에 이용될 수 있다. Pd(µ OOCMe)4Zn(OH2) 화합물을 환원시켜 입자크기가 5~10nm인 헤테로금속 합금Pd Zn을 만든 뒤, 이를 재료로 하여 아세틸렌을 수소처리(hydrotreating) 하여 에틸렌을 분리시키는 데 이용할 수 있는 새로운 촉매를 합성시켰다. 이는 기존 촉매 Pd/Al2O3보다 선택성이 두 배나 높다. PdCo(OOCMe)4(H2O)과 PdNi(OOCMe)4(H2O), PdCu(OOCMe)4(H2O) 같은 헤테로비메탈 복합체 들(heterobimetallic complexes)의 형성 메커니즘, 그리고 이 복합체들이 촉매 활성 나노소재로 열변 환하는 메커니즘이 연구되었다. 또 이 복합체들로 이루어진 이기종 촉매들이 아세틸렌을 에틸렌으로 만들 때 이용되는 수소처리 과정에서 나타내는 촉 매활성과 선택성을 테스트 하였다. 논 문 N.Yu. Kozitsyna, S.E. Nefedov, Z.V. Dobrokhotova, V.N. Ikorskii, I.P. Stolyarov, M.N. 62 한러과학기술협력센터

81 분석, 무기, 물리 화학 Vargaftik, I. I. Moiseev. 나노크기 이핵 클러스터로 가는 길(The path to nanoscale heteronuclear clusters) : 배위화학의 관점, Ross. nanotechnology.(2008), 3, p N.Yu. Kozitsyna, S.E. Nefedov, F.M. Dolgushin, N.V. Cherkashina, M.N. Vargaftik, I.I. Moiseev. Heterodimetallic PdII based carboxylate bridged complexes : Synthesis and structure of single crystalline PdII M(M = MnII, CoII, NiII, CuII, ZnII, NdIII, EuIII, CeIV) acetates. Inorg. Chim. Acta,(2006), 359, pp Tkachenko O.P., Stakheev A.Y., Kustov L.M., Mashkovsky I.V., Van den Berg M., Grunert W., Kozitsyna, N.Y., Dobrokhotova Z.V., Zhilov V.I., Nefedov S.E., Vargaftik M.N., Moiseev I. I. An easy way to Pd Zn nanoalloy with defined composition from a heterobimetallic Pd(μ OOCMe)4Zn(OH2) complex as evidenced by XAFS and XRD. Catal. Lett.(2006), 112, pp Michael N. Vargaftik 금속복합촉매연구실 전화 : (495) mvar@igic.ras.ru. 전이금속과 희토류금속 산화물로 만든 재료 기원이나 출처가 다양한 비정질 티타닐 수산화젤들(amorphous titanyl hydroxide gels)을 고 온가수분해하고 열수처리(hydrothermal treatment) 하여서 얻을 수 있는 나노결정 이산화 티타 늄에 대한 연구가 이루어졌다. 먼저 «Degussa P25»를 비롯한 현재 시판 중인 제품들에 비해 광촉매 활성이 20%나 뛰어난 이산화티타늄 나노결정들을 이용한 촉매 합성기술이 개발되었다. 균질의 아연염을 가수분해(homogeneous hydrolysis of zinc salts) 시킨 뒤, 현탁액(suspension) 을 마이크로파로 열수처리(microwave hydrothermal treatment) 하면, 즉 이 두 기술을 같이 이 용하면 광촉매 활성이 이산화티타늄(TiO2)으로 만든 것보다 15%나 더 큰 고분산 산화아연 (ZnO) 분말을 얻을 수 있다. 63

82 러시아 화학기술 현황 이 외에도 싸고 쉽게 구할 수 있는 질산아연(zinc nitrate)을 원료로 하여 산화아연 콜로이드 용액을 저렴하게 합성할 수 있는 방법들이 개발되었는데, 먼저 1) 일정한 입자크기를 갖고 (4~10nm 사이에서), 또 서로간 크기차이가 거의 나지 않는 산화아연 나노입자들의 제조조건, 2) 상대적으로 덩치가 큰(입자들의 크기가 10nm~10µ) 산화아연 입자들의 제조조건이 결정되었다. 또 이 기술은 또 입자크기가 2~15nm이고, 서로간 크기차이 가 별로 나지 않는 In2O3, SnO2, CeO2, Co3O4, Fe2O3 같은 양 자도트들을 제조하는 데도 이용할 수 있다. 화학적시너지연구실에서 합성한 Fe 3 O 4 콜로이드 입자 유용성 산화아연의 나노입자(oil soluble nanoparticles ZnO) 합성기술을 이용해, 가시광선영역에서 집중발광을 하는 유기 및 무기 하이브리드 복합재료 ZnO/PTFE와 ZnO/PEMA 들을 제조할 수 있다. 그리고 이를 이용해 기능성 코팅들을 만들 수 있다. 입자 크기가 4~5nm이고, 고도의 비표면적을 갖는 나노분산 이산화세륨(cerium dioxide)이 제 조되었는데, 이 분말을 재료로 하여 만든 촉매 샘플들은 일산화탄소(CO)가 산화될 때 훨씬 높 은 활성도를 나타내고, 67 온도에서 CeO2 x/cuo로 99%의 효율로 변환되었다. 화학적 배경과 표면특성들이 서로 다른 다양한 금속수산화물들을 열수처리하면, 나노입자들 의 위상조성(phase composition)과 크기가 다른(differing in phase composition and size of individual nanoparticles) 새로운 산화물들이 형성된다. 그 중 크기가 가장 작은 것들은 영전하 점(point of zero charge)에 해당하는 ph에서 합성시킨 수산화물처리 결과 얻게 되는 산화물들 에서 자주 볼 수 있는 것이다. ph 의 변화를 이용해 나노분말로 마이크로구조들을 유도합 성할 수 있다. 즉, 강염기성 환경에서 열수 및 마이크로파 처 리를 이용해 이방성계수(coefficient of anisotropy)가 큰 CeO2 나노로드를 합성할 수 있다. 염기성 매질에서 CeO 2 을 열수처리하여 얻은 이산화세륨의 나노로드 소각중성자산란법(small angle neutron scattering)을 이용 하여 Fe, Ti, Al, Cr 같은 금속들의 수산화물 비정질젤 메조 구조 형성(formation of mesostructure of amorphous gels)의 특징들을 분석하였다. 64 한러과학기술협력센터

83 분석, 무기, 물리 화학 논 문 Baranchikov A.E., Ivanov V.K., Tretyakov Yu.D. 초음파화학기술을 이용한 무기재료의 합성(Sonochemical synthesis of inorganic materials) // The successes of Chemistry V P Vanetsev A.S., Tretyakov Yu.D. 개별 및 혼합 산화물들의 마이크로파합성. The successes of Chemistry V P Ivanov V.K., Vanetsev A.S., Baranchikov A.E., Polezhayev O.S., Shaporev A.S., Tretyakov Yu.D. 다기능 나노산화물재료 제조를 위한 신공정// 발표논문집 II 국제학술대회 «현대 일반 및 무기화학의 문제들» 모스크바. P Ivanov V.K., Polezhayev O.S., Tretyakov Y.D. 나노결정 이산화세륨 : 합성, 구조에 민감 한 특성(structure sensitive properties), 유망한 응용분야 // Russian chemical journal V P V.K. Ivanov, A.B. Shcherbakov, A.V. Usatenko. Структурно чувствительные свойства и биомедицинские применения нанодисперсного диоксида церия. // The successes of Chemistry, 2009, 78(9), P F.Yu. Sharikov, Ivanov VK, Sharikov Yu.V., Beloglazov I.N. 열수조건에서 나노결정 이 산화티타늄이 형성되는 운동규칙성 연구(The study of kinetic regularities of the formation of nanocrystalline titanium dioxide under hydrothermal conditions) // Non ferrous metals P Yuri D. Tretyakov, 화학박사 화학적 시너제틱스 연구실 대표 전화 : (495) tret@ific.ras.ru Vladimir K. Ivanov화학박사, 선임연구원 전화 : (495) ivanov@oxide.ru. 클로소 보레이트 대용물질의 합성 [B10H10] 2 과 [B12H12] 2 같은 수소붕소 클러스터 음이온들(hydrogen boron cluster anions)의 기능화에 성공하였다. 클로소 보레이트는 보통 친전자체들(electrophiles)이 존재할 때 친핵체들 65

84 러시아 화학기술 현황 (nucleophiles)과 반응하는데, 이 사실에 기초해 클로소 보레이트(closo borate) 대용물질들을 합 성시켰다(참고로 친전자체는 대용물질의 선택성을 보장하고, 또 높은 제품 생산성을 보장한다 (>80%)). 이 덕분에 카르복실산 유도체 클로소 보레이트(carboxylic acid derivatives closoborates)를 포함한 붕소중성자포착요법(boron neutron capture therapy)에 이용할 수 있는 유망 한 의약물질들이 합성되었다. 이 물질들은 붕소 10을 선택적으로 종양세포 핵까지 운송할 수 있 는 놀라운 능력을 갖는다. 구리와 은, 금 같은 금속들이 클러스터 음이온들([B10H10] 2 및 [B12H12] 2 )과 결합하여 리간드로 이용할 수 있는 새로운 복합체를 만드는데, 그 결합메커니즘과 복합체들의 구조, 물리화학적 성질 등이 또한 연구되었다. 결과적으로 250가지 이상의 파생 클 로소 보레이트 물질들이 제조되었다. 논 문 Zhizhin K.Yu., Kuznetsov, N.T. 친전자체를 이용해 클러스터 붕소 음이온들이 친핵반응기 능을 실현하도록 유도(Directed functionalization of the cluster anions in nucleophilic boron mehenizmam initiated by electrophiles). 제18회 멘델레예프 일반 및 응용 화학 총회. 초록집. 모스크바 V.V. P Zhizhin K.Yu. [B10H10] 2 및 [B12H12] 2 같은 대체 붕소에서 일어나는 엑소 다면체 클러스터 음이온 반응(Reactions of exo polyhedral cluster anions in substitutional boron [B10H10] 2 и [B12H12] 2 ). 학위논문, 2008 년. Zhizhin K.Yu., V.A. Brattsev, G.I. Borisov. 모세관 중성자 광학(capillary neutron optics) 을 이용한 새로운 붕소캐리어로 쥐의 흑색종(melanoma in mice) 중성자포착치료(Neutron capture therapy(nct)) // 러시아전국학술대회 «방사선치료의 방사생물학적 기초», 러시아 의학아카데미 의료방사선과학센터, 모스크바 2005년. A.P. Zhdanov, M.V. Lisowski, K.Y. Zhizhin, N.T. Kuznetsov. 붕소중성자포착요법에 이 용할 수 있는 붕소를 함유한 생물활성유도체 제조의 신기술 // Russian Journal of biotherapeutics V P. 48 E.Yu. Matveev, N.A. Votinova, K.Y. Zhizhin, N.T. Kuznetsov. 클로소 붕소10을 기초로 한 새로운 다중배위 리간드의 합성과 배위능력(Synthesis and coordinating ability of new polydentate ligands based on the closo anion dekaborates) // 13회 추가예프배위화학국제 학술대회(International Conference on Chugaev coordination chemistry). 오뎃사 초 록집. P 한러과학기술협력센터

85 분석, 무기, 물리 화학 N.T. Kuznetsov, K.Yu.Zhizhin. Novel synthetical approaches for design of BNCT compounds based on BnHn2 biologically active derivatives // Abstracts of 13th International Conference on Biological Inorganic Chemistry. Vienna. Austria O011. P.19. Matveev E.Yu., A.S. Kubasov, Razgonyaeva G.A., Votinova N.A., Zhizhin K.Yu, Kuznetsov N.T. 옥소늄 타입의 마크로사이클릭 대체물질을 가진 클로소 붕소10 음이온 합 성(Synthesis of closo anion dekaborat with macrocyclic substituents of oxonium type). Journal Butlerov Communications V P Konstantin Yu. Zhizhin, 화학박사. 에너지집약 물질과 재료 연구실 전화 : (495) zhizhin@rambler.ru. 러시아과학아카데미 화학적물리문제연구소 주소 :142432, Moscow Region., Chernogolovka, pr. Akad.Semenova 1 전화 : (495) , (49652) 팩스 : 8(49652) psi@icp.ac.ru 촉매를 이용해 초유동 헬륨의 양자소용돌이에서 나노와이어를 형성 초유상태 헬륨(superfluid state of helium)에 바늘을 찔러넣으면 바늘 끝에서 금속나노와이어 가 만들어지는 독특한 합성기술이 개발되었다. 이는 나노물체조작문제를 해결해주는 획기적 신 기술로 헬륨액체가 초유상태로 이동할 때 헬륨액체에서 금속불순물들이 급속히 접착되는 효과 에 착안해서 개발한 것이다. 이물질 입자(foreign particle)는 초유상태 헬륨액체에서 양자소용돌이와의 결합 에너지를 갖 67

86 러시아 화학기술 현황 는데, 그 크기는 길이에 비례한다. 1차원 양자 소용돌이에서 일어나는 그 같은 농축 때문에 불 순물들의 가속화된 결합(self acceleration of adhesion of impurities)이 일어나고, 응축의 1차 결 과로 나노와이어가 만들어진다. 이 같은 현상은 HeII 안으로 주입되는(injected) 수소분자에서 발견되었고, 후에 나노와이어 증식에 응용되었다. 전도성 금과 구리, 강자성 니켈과 퍼멀로이, 초전도 주석과 납, 인듐 등으로 나노와이를 제작 하였는데, 그 직경은 1,5nm(금)~7nm(인듐)이었다. 모두가 규칙적인 구조를 갖는 단결정들이었 다. HeII에서 성장하는 길이가 최대 1cm나 되는 나노와이어 뭉치는 전극들 끝에서 금속결합하 였고, 거기서 나노와이어 소용돌이가 침전되었다. 인듐으로 만든 나노와이어(투과전자현미경). 현미경을 최대 배율로 하면 결정격자의 인터퍼런스 부분들이 보인다. 주된 장점들 기술의 보편성(거의 모든 재료들로 나노와이어를 성장시킬 수 있다. 고온 초전도 세라믹으 로도 가능할 것으로 판단된다). 직경이 작고, 길이에 상관 없이 형태는 동일하며, 기록적으로 긴 길이를 가진 와이어를 만 들 수 있었다(1mm 길이의 개별 금속 나노와이어를 성장시켰는데, 이는 세계 최고 기록임) 조작의 편이 : 나노와이어와 이 나노와이어를 만드는 양자화 소용돌이가 성장영역에 주입된 바늘모양전극들에 금속으로 연결되는데, 이 덕분에 극저온장치(cryostat)에서 직접 전기측 정이 가능해진다. 68 한러과학기술협력센터

87 분석, 무기, 물리 화학 Eugene B. Gordon, 수학물리학박사 전화 : Gordon@ficp.ac.ru. 단일벽 탄노나노튜브 전기아크제조 기술 고순도 단일벽탄소나노튜브(single walled carbon nanotubes) 를 시험생산하였는데, 여기에는 원료준비, 전기아크 합성, 재료 에서 촉매와 수반탄소물질 제거기술이 모두 포함된다. 이 모듈 을 이용하면 단일벽탄소나노튜브를 일간 10그램씩 생산할 수 있다. 주요 특징 반자동 모드에서 작동된다. 특수기술을 이용해 원료의 고품질을 유지하면서 증발전극질량 의 35%까지로 생산성을 늘릴 수 있었고, 러시아연방 특허가 있다. 원료의 정화에 이용되는 복합기술 효과적인 화학적 정화기술. 이 기술을 이용해 단일벽탄소나노튜브에서 촉매와 다른 탄소불 순물들의 일부를 제거시킨다. 다른 나노입자들에서 효과적으로 나노튜브를 분리시키는 기술. 단일벽탄소나노튜브 분리를 위해 화학과 물리적 기술을 복합적으로 이용. 특수처리기술을 이용해 최종형태의 단일벽탄소나노튜브를 고분산 상태로 생산. 단일벽탄소나노튜브 소비분야 : 과학연구분야, 우주항공과 의료 분야 등을 포함한 첨단기술 산업분야들을 위한 특수소재 제조업체. 69

88 러시아 화학기술 현황 Anatoly V. Krestinin, 수학물리학박사 분산탄소소재연구팀 팀장 전화 : 8(49652) kresti@icp.ac.ru. 고선택성 촉매기술. 촉매막을 이용한 가벼운 알케인의 탈수소화 다공성 스테인리스 스틸 기판에 입힐 수 있는 촉매막소재를 개발하였다. 이 촉매막은 수소선 택성이 뛰어나고 벌크촉매층들(bulk catalyst layers)을 갖는다. 나노입자들을 제조할 수 있는 마이크로파 플라즈마화학 합성기술이 개발되었고, 이를 이용해 실제로 플라즈마화학 알루미늄산화물을 가지고 혼합산화물로 이루어진 나노분말들(Al2O3 + Cr2O3, Pt + Sn)을 만들었다. 입자들의 모양은 주로 둥글고 크기는 30~90nm이며, 비표면적은 m 2 /g인 알루미늄산화 물 나노분말들은 전기아크방전 공기플라즈마에서 금속알루미늄의 산화로 만들어진다. 촉매 Pt Sn Al2O3을 만들기 위해 백금염과 주석염 용액으로 Al2O3분말을 처리하였다. 2000~4000K 마이크로파 공기플라즈마에서 알루미늄과 크롬 카르보닐 분말을 산화시켜 혼합 산화물 나노분말 Al2O3+Cr2O3을 합성하였다. 이 기술은 탄화수소원료의 가공기술수준을 한 단계 높여주고, 변화와 선택성을 크게 높여주 며 에너지소비는 감소시켜준다. Valery I. Savchenko, 화학박사 화학기술팀 대표 전화 : 8(49652) vsavch@icp.ac.ru. 70 한러과학기술협력센터

89 분석, 무기, 물리 화학 이핵 니트로실 철복합체에서 일어나는 양자얽힘과 변동 (2009년 러시아과학아카데미 화학적물리문제연구소 기초분야 1등상 수상) 양자얽힘(Quantum Entanglement)은 양자연산(quantum computing), 양자 암호화(quantum cryptography) 및 순간이동(teleportation) 같은 기술들의 실현가능성과 관계가 있기 때문에 현 재 집중 연구되고 있다. 니트로실 철 복합체 다결정샘플들에서 자화율(magnetic susceptibility)을 측정하고 분석하여 90K 이하 온도에서 양자얽힘 현상이 일어난다는 것을 확인하였다. 얽힘정도는 온도하락과 비 례하면서 심화되었고, 25K 이하에서는 거의 90% 이상을 기록하였다. 25K 이하 온도에서 일어나는 니트로실 철 복합체의 얽힘정도는 무시해도 괜찮지만, 한편 40K 이상 온도에서는 양자얽힘이 2배로 커지고, 또는 그 이상도 될 수 있다. Sergey M. Aldoshin 러시아과학아카데미 화학적물리문제연구소 소장 전화 : (495) director@icp.ac.ru Mikhail A. Yurischev 스핀역학 및 스핀컴퓨터 연구실 전화 : (49652) 수소발전을 위한 신소재와 장치 자가발전전력공급시설들에 이용할 수 있는 수소기술을 기반으로 한 장치들이 연구되었는데, 여기에는 고순도 수소의 가역저장 및 장기저장용 소재와 장치(materials and devices for reversible and long term storage of high purity hydrogen), 연료전지용 멤브레인 및 촉매소재, 주변측정장치 등이 모두 포함된다. 수소소스 수소저장장치로 이용할 수 있는 컴팩트하고 안전한 금속수소화물(Compact and safe metal hydride)은 반복사용이 가능하고 용량은 50~2500리터이며, 작동온도는 0~300, 작동압력은 0,01~10 MPa이다. 이는 저온연료전지(low temperature fuel cell)를 위한 고순도수소(>99,9999%) 71

90 러시아 화학기술 현황 소스로 이용하기에 편리하다. 수소를 금속수소화물로 저장하는 방법은 '수소와 금속이 가역상호반응 한다는 사실'에 기초하 고 있다. 수소를 가역적으로 1.4 2% 흡착시킬 수 있는 금속간화합물들의 조성이 결정되었고, 이 를 이용해 자가 금속수소화물 전지(standalone metal hydride batteries)를 개발하였다. 고분산 분말로 수소흡착화합물을 제조하는 기술이 개발되었는데, 이 화합물은 수소를 4~5%까지 가역 적으로 흡수할 수 있다. 연료전지를 위한 백금화된 촉매 나노구조백금을 제조하고, 탄소와 산화물을 함유한 소재 표면의 안정화를 이루는 기술을 이 용하면, 연료전지 전극들에 이용되는 백금의 소비를 감소시킬 수 있는데, 한편 촉매활성도는 그 대로 유지된다. 탄소 나노재료를 이용 증강된 내식성; Pt=12% 나노산화물 이용 일산화탄소에 대한 내성 증가; Pt 5% 백금화 시킨 수산화산화물(SnO2 xin2o3 yh2o)을 이용해 새로운 전기촉매를 개발하였다. 그 비표면적은 m 2 /g, 백금 클러스터의 크기는 4~10nm이다. 이 소재는 수소와 산소 반응들 에서 안정적이고 촉매 활성도 뛰어나다. 연료전지를 위한 이온전도성 멤브레인 프로톤 전도성 및 사용과 기술 성능이 뛰어난 다음과 같은 멤브레인들이 개발되었다. Phenol 2,4 disulfonic acid또는 헤테로폴리산(heteropoly acid)으로 도핑한 폴리비닐 알코올 을 가지고 제조한 겔전해질(gel electrolytes) 멤브레인 72 한러과학기술협력센터

91 분석, 무기, 물리 화학 탄소(carbon phase)로 도핑한 나피폰 타입의 멤브레인 술폰화 폴리스티렌과 폴리비닐리덴(polyvinylidene)으로 만든 멤브레인 기체 속 수소농도 측정을 위한 센서 수소가 공기 총질량의 0, 01~10% 범위에 해당될 때, 공기 중 수소농 도를 선택적으로 신속하게 측정할 수 있는 고체센서가 개발되었다. Yuri A. Dobrowolski, 화학박사 고체이온학연구실 대표 전화 : 8(49652) dobr@icp.ac.ru Boris P. Tarasov, 화학박사 수소전지소재연구실 대표 전화 : 8(49652) btarasov@icp.ac.ru. 총상치료 과정에서 2차 괴사발전을 예방하는 복합물질 초기단계에서 괴사의 발전을 방해하는 라디칼반응 억제제(inhibitors of radical reactions)와 손상된 조직의 재생을 가속화 시키는 약물(drugs)을 병행하는 치료방법이 개발되었다. 자유라디칼을 억제하는 바이오항산화제, 그리고 면역조절제(immune modulators), 항균성분 을 함유한 복합치료젤이 개발되었다. 젤치료제는 이미 동물실험을 마쳤다. 상처를 입은 후 즉각 이 젤을 이용하면 상처 주변에 생 길 수 있는 2차 괴사 발전을 억제하고, 단백질 합성을 가속화 시켜 회복기간을 크게 단축시켜 준다. 총상, 자상, 동상, 염증 등 다양한 상처 치료에 이용할 수 있는 이 젤치료제는 야전병원 외과 수술과 외상치료에 이용할 수 있고, 또 다른 의료분야 및 가정에서도 이용할 수 있다. 러시아연 방 특허를 취득했다. (주) «Biomed»에서 전임상실험(preclinical trials) 및 임상시험을 위한 연고들의 시험생산을 시작하였다. 73

92 러시아 화학기술 현황 Vladislav N. Varfolomeev, 화학박사 화학 및 생물학 과정의 운동역학과 (Department of the kinetics of chemical and biological processes) varfol@icp.ac.ru. 러시아과학아카데미 구조적 매크로운동역학 및 재료과학문제 연구소 주소 : , Moscow region, Chernogolovka city 전화 : (49652) 팩스 : (49652) isman@ism.ac.ru SHS 세라믹 소재와 제품 자전연소고온합성법(Self propagating High temperature Synthesis:SHS)을 이용해 세라믹 분 말재료들을 제조하였다. 예를 들어, 시알론, 실리콘 질화물, 알루미늄, 붕소 같은 재료들이 있고, 또 이 재료들과 내화성 화합물들(카바이드, 보라이드, 금속산화물, 비금속산화물)을 섞어 만든 복합재료 등이 있다. 직접 합성을 위해 «SHS와 고압가스압축», «SHS와 기계적 압축», «열진공SHS(열폭발)» 등 의 기술들을 개발하였다. 재료의 합성, 재료의 화학 및 위상 조성(The synthesis of the material, the formation of its chemical and phase composition), 구조형성 등은 발열성 시약혼합물(exothermic mixtures of reagents)의 연소 과정에서 단단계로 일어나는데, 시약혼합물은 사전 압축시켜 일정한 형태와 구조를 갖도록 만든다. 이렇게 해서 700여 종의 무기화합물들을 합성시켰다. 74 한러과학기술협력센터

93 분석, 무기, 물리 화학 이들은 제품의 구조적 특성 덕분에 고도의 내식성과 내열성, 그리고 뛰어난 물리기계적 속성 을 나타낸다. 복합재료 Si3N4 SiC TiN 의 속성(분산강화된 «블랙 세라믹») 밀도, g/cm 3 3,40 굽힘강도(Bending strength), MPa 650(최대 1500C) 탄성모듈, GPa 300 로크웰 경도, HRA 93,5 비커스 경도 HV, GPa 20,0 마찰계수 : K온도에서 건조마찰 - 고온 윤활 0,2 0,3 0,02 0,03 열전도성, W/mK 응용분야 금속합금주조를 위한 금형(molds)과 도가니(crucibles), 원심주조 장치(installation of centrifugal casting), 복합합금강 융해를 위한 와샤(locking washers), 내화성 라이닝(refractory linings), 부식방지 보호코팅, 방향성 응고를 위한 용광로 라이너(liners for furnaces directional solidification), 전자공학 및 전기제품 소재생산 등. Inna P. Borovinskaya, 화학박사. SHS 연구실 대표 전화 : (49652) inna@ism.ac.ru. 75

94 러시아 화학기술 현황 러시아과학아카데미 A.N. 프룸킨 물리화학 전기화학연구소 주소 : , Moscow GSP-1, Leninsky pr. 31 전화 : (495) , 팩스 : (495) tsiv@phyche.ac.ru 연료전지의 음극을 위한 나노크기 촉매 및 이를 재료로 해서 만든 막 전극 접합체 유기전구물질들(organic precursors)을 이용한 전기촉매 합성기술을 개발하여, 백금 함유량이 감소되었거나 또는 아예 들어가지 않는 바이메탈 및 트리메탈 나노촉매들을 제조하였다. 이 신촉매(백금/코발트/크롬)는 백금보다 비활성도(specific activity)가 2~2,5배 높다. 이 덕분 에 시판 중인 다른 촉매들보다 귀금속소비가 2배로 감소된다. 백금을 사용하지 않는 촉매들, 즉 팔라듐과 루테늄, 코발트를 이용하는 바이메탈 및 트리메탈 촉매들은 비활성이 백금촉매와 비 슷하다. 그리고 이 신촉매는 «Johnson Matthey»와 «E TEK»에서 시장에 내놓은 다른 촉매들에 비해 성능이 비슷하거나 오히려 더 뛰어나다. 백금 소비의 감소가능성을보여주는 '단백금 촉매, 두 종류의 트리메탈 촉매들의 막 전극 접합체 성능'. a) b) 30PtCoCr/C(a)와 20PdCo5Pt/C(b) 촉매들의 현미경사진과 막대 그래프들 76 한러과학기술협력센터

95 분석, 무기, 물리 화학 에탄올 직접산화 연료전지를 위한 새로운 촉매와 이 촉매로 만든 막 전극 접합체 이러한 연료전지는 교통수단과 휴대용 기기들에 이용할 수 있는 유망한 전원이 되는데, 그 이유는 에탄올의 경우 제조나 저장, 연료공급 등의 문제가 없고, 또 자연규모의 친환경적 에너 지 변환주기를 보장해주기 때문이다. 단순염들로 이루어진 다성분나노촉매 합성법들이 개발되었는데, 이렇게 만든 촉매들은 연료 전지들의 음극과 양극을 위한 것이고, 또 백금이 들어 있거나(PtМ1М2/С, 여기서 М1=Sn, Ru; М2=Co, Ni, Mo, V 등) 또는 백금이 들어 있지 않은(Pd, Ru МОх/С(М=V, Ni, Cr), tetra(methoxyphenyl)porphyrin Co/C 등) 다양한 유형의 탄소담체들(carbon carrier)을 이용한 다. 이 촉매를 이용한 에탄올 산화는 산성 매질에서 40%까지, 염기성 매질에서는 최대 60%까 지 가능하다. 이렇게 개발한 촉매들을 이용한 막 전극 접합체(활성표면이 최대 225cm 2 )를 자동장비 EKRA 에서 공판인쇄법으로 소규모 생산할 수 있는 기술이 개발되었다. 산성전해질을 가진 연료전지 수명 시험. U=0.5 B. 양극 : PtSn/C. 음극 : Pt/C. 1M C 2 H 5 OH, 산소, 75 Michael R. Tarasevich, 화학박사 전기촉매 및 연료전지 연구실 대표 전화 : (495) bogd@elchem.ac.ru; zh@elchem.ac.ru. 77

96 러시아 화학기술 현황 물리기계적 속성이 증강되고 보호기능이 뛰어난 나노구조 텅스텐 카바이드 코팅 텅스텐카바이드가 주재료인 두꺼운 층들을 '기체상 나노조립' 시키는 «바텀업("bottom up")» 기술이 새로운 과학분야로 등장하고 있다(«표면공학»). 이 기술을 이용해 정밀기계들을 위한 경 화 및 부식방지 코팅들을 만들 수 있는데, 이때 코팅층들의 기계적 속성을 광범위하게 조절할 수 있다. 예를 들어, 마이크로경도가 5~40GPa 범위에서 유연하게 변동되고(정확도는 2 GPa), 두께는 5~100µ에서 변동된다. 이 기술의 특징은 단일공정에서 다양한 텅스텐카바이드 혼합물들을 만들 수 있다는 것이다. 코팅은 특수경화코팅, 부식방지 다층고팅, 균열방지 나노복합재료 코팅 등 세 종류로 나눌 수 있다. 개별 텅스텐 카바이드와 그 혼합물들로 이루어진 특수경화코팅은 마이크로경도가 27~40GPa이고, 두께는 12~18µ, 텅스텐카바이드의 입자크기는 3~20nm이다. 한편 다층코팅은 카바이드와 금속텅스텐 층들이 차례로 겹친 것으로 마이크로경도가 16~25GPa, 최대 두께는 18~30 µ이다. 나노복합재료 코팅은 카바이드 입자들이 분포된 텅스텐 모체(tungsten matrix)로 고도의 균열방지능력을 나타낸다. 크기는 2~5nm이고, 마이크로 경도는 12~20GPa, 최대 두께 는 100µ이다. 주된 장점은 두께가 최대 100µ(정밀공학 제품들을 위한 허용오차)에 이르는 포어가 없는 코 팅들을 만들 수 있다는 데 있다. 과학 및 실용 분야에서 이 기술은 세계 수준을 크게 앞선다. 실제로 모두가 나름이 단점들을 가지고 있는데, 예를 들어, 가스열기술의 현대적 버전(고속코 팅 high speed coating)은 다공성 때문에 내식성을 보장하지 못하고, 빔기술(beam technology) 은 모양이 복잡한 제품들의 깊이 패인 곳에 코팅을 입힐 수 없으며, 가스열 코팅은 고가의 사전 정련(refining) 없이는 코팅 두께를 마음대로 만들 수 없다는 단점을 갖는다. 텅스텐카바이드 경화코팅 응용분야는 다양하다. 석유가스분야, 광산채굴, 자동차산업 등의 마 찰쌍에 이용할 수 있고, 화학산업 및 석유화학 산업 등에서 이용할 수 있다. 본 연구소에서 개 발한 CVD method를 이용해 첨단 기계장치들에 부식방지, 균열방지, 마모방지 코팅을 입힐 수 도 있다. 78 한러과학기술협력센터

97 분석, 무기, 물리 화학 Yury V. Lahotkin, 화학박사. «내화성 화합물의 이기종합성 연구실» 대표 전화 : (495) lakhotkin@ipc.rssi.ru. 산소를 함유한 고속가스기류에서 작동하는 고온기계장치들을 위한 경사기능재료(FGM) 탄소복합재료 또는 V~VIa족 내화금속들이 주재료인 경사기능재료(functionally graded material, FGM)는 1200~2000 의 고온에서 작업이 가능하다. FGM은 탄소(내화)기판과 다층 코팅들로 이루어져 있는데, I그룹은 실리콘 또는 붕소로 변형된 IVa족 금속들(Mo Zr)의 고용 체(solid solutions)로 되어 있고, II그룹은 TiSi2 TiB2/ZrB2와 MoSi2 ZrB2/TiSi2로 된 복합재료 이다. I그룹의 경우 내화금속들과 C C composite로 이루어진 '내열소재 FGM'과 'FGM의 내열 성분들'의 이용 가능성이 연구, 분석되었다. II그룹은 고온 산화 환경에서 작업하는 탄소와 다른 소재들을 위한 다층내화코팅의 주성분으로 검토되고 있다. 그리고 FGM이 표면에서 산화보호 복합재료를 자가조직하는 원리가 개발되었는데, 여기에는 안정된 내화산화물, 그리고 쉽게 녹거 나 또는 잘 녹지 않는 산화물들과 산질화물들(oxynitride) 같은 탄성성분들(plastic components) 이 포함된다. 유망한 내열성 FGM이 결정되었고, 그 제조기술의 시험도 완료하였다. 다양한 조건들에서 위에 언급한 각각의 FGM들을 위한 고온산화의 규칙성이 연구되었다. Zr Mo 고용체로 이루어진 FGM은 1200~1800 온도에서 내화금속코팅으로 이용될 수 있는데, 이 경우 붕소산화물과 희토류산화물로 안정시킨 ZrO2의 산화박막이 형성되어 재료의 내화능력을 보장해준다. 현재 시중에 나온 제품들 중 고온 FGM과 비슷한 동종재료들이 발견되지 않았다. 가능한 응용분야는 항공과 우주, 기계산업 분야이다. 기술실현 정도는 70 %이다. Yury V. Lahotkin, 화학박사. 79

98 러시아 화학기술 현황 알루미늄 옥시수산화물 나노섬유(NOA)로 고다공성 모놀리스 재료 합성 이 기술은 알루미늄을 함유한 액체금속합금을 공기 중에서 산화시키는 기술에 기초해 개발한 것인데, 산화컨트롤이 가능하다. NOA(nanofibrill aluminum oxyhydroxides)는 25~30 온도 에서 약 1 cm/h씩 성장하는데, 이 정도면 밀도가 g/cm 3, 부피는 수 리터, >98%의 고 도의 다공성을 갖고, 비표면적이 최대 ~300 m 2 /g(냉동건조시킬 경우 700 m 2 /g까지 가능)인 모 놀리스 샘플들을 만들 수 있다. 함수(hydrated) 옥시수산화물(Al2O3 nh2o, n=1 3.6)로 된, 그리 고 직경이 약 5nm인 비정질 나노파이버들로 형성된 3차원 입자격자(three dimensional grid)를 가지고 NOA 를 만들 수 있는데, 이 NOA는 900~700 온도에서 가열냉각(annealing) 시켜도 모놀리스 구조가 유지된다. 그러나 이때 선형크기는 모든 방향에서 축소되고, 밀도는 0.04 g/cm 3 에서 3 g/cm 3 로 커지며, 위상구조에도 변화가 생겨 비정질구조가 γ, θ, α Al2O3로 변형된 다. 응용분야에 따라 온도와 가열냉각(annealing) 시간에 변화를 주면서 원하는 합성조건들을 선택할 수 있다. a) b) c) a 2시간에 걸쳐 합성한 NOA 샘플; b NOA의 본래 구조(투과전자현미경); c 1100 온도에서 4시간 동안 가열냉각 시킨 후의 NOA 구조(전자주사현미경) 이 기술은 다공성 산화 나노구조를 만들고, 기능성 다공 복합소재 제조, 150 에서 작업할 수 있는 촉매와 가스필터를 만들 때도 이용할 수 있다. 그리고 뼈 또는 치아조직의 골재로도 이용될 수 있다. NOA는 또 CsHSO4와 CsH2PO4 같은 재료들로 만든 수소연료전지 생산에 최 초로 이용되었다. NOA 재료 및 NOA 재료로 만든 장치들을 이용한 기술들로 특허 취득이 가 능할 것이다. Anatoly N. Hodan, 화학박사 전화 : (495) khodan@ipc.rssi.ru. 80 한러과학기술협력센터

99 분석, 무기, 물리 화학 누전감소를 위한 초소수성 나노복합재료 코팅 실리콘 전기 절연체에 이용할 수 있는 초소수성 나노복합재료 코팅(Superhydrophobic nanocomposite coatings)이 개발되었다. 나노와 마이크로 규모의 무기입자들을 소수성 고분자 매트릭스(hydrophobic polymer matrix)에 주입시키면 매트릭스가 초소수성을 띠고 재료의 경화 가 일어난다. 소수성을 부여하는 복합물질을 이용하면, 150도를 월씬 웃도는 접촉각도(contact angles) 달성이 가능해지고, 다양한 구조재료들(construction materials)에 접착력이 생긴다. 그리고 초소수성 코팅은 자기정화(self cleaning) 능력을 갖는데, 이는 절연체 경사 표면에 눈, 비가 떨어질 경우 이 물방울들이 표면을 따라 미끄러지면서 그 동안 쌓인 먼지와 염분 등도 함 께 쓸어없애기 때문에 가능해진다. 실험실에서 수행한 테스트 결과 초소수성 나노복합재료 코팅의 수명이 길다는 것이 확인되었 는데, 사용환경이 열악해도 이는 변하지 않는다. Alexander M. Emelianenko, 수학물리학박사 표면힘연구실(Laboratory of Surface Forces) 대표 전화 : (495) ame@phyche.ac.ru. 러시아과학아카데미 우랄분원 고체화학연구소 주소 : , Ekaterinburg, GSP, str. Pervomayskaya, 91 전화 : (343) 팩스 : (343) kozhevnikov@ihim.uran.ru 전이금속 및 희토류금속 다성분 화합물로 만든 기능성 신소재 희토류원소 옥시규산염과 알칼리토금속 바나듐산염으로 만든 다색 형광체 희토류원소 옥시규산염(rare earth elements oxysilicates)과 알칼리토금속 바나듐산염(alkaline 81

100 러시아 화학기술 현황 earth vanadates)으로 만든 고효율의 다색 형광체. 가시광선 영역에서 입체 발광하는 다색 형광체들이 개발되었다. [Ge4O12] 및 [Si3O9] 같은 주 기적 음이온들을 가진 화합물들을 이용해 만들었는데, 이는 하이브리드 고체 발광 장치들의 매 트릭스로 이용될 수 있다. 자외선 방사(λ=394 nm)로 자극을 주면 형광체가 붉은 색 입체발광을 만들고, 자외선 방사(λ=355 nm)로 표면을 자극하면 색깔의 변화가 생긴다. 수산화인회석 구조를 가진 형광실리카매트릭스(Sr2Y8(SiO4)6O2) 합성기술이 개발되었고, 색깔 조절이 가능한 형광체(Sr2Y8(SiO4)6O2:Eu)가 제조되었다. 크리스탈형광체에서 희토류금속 이온을 자극하는 새로운 채널이 발견되었다. 이 채널은 자극 에너지를 산소공공(oxygen vacancy)으로 부터 Eu 2+ 와 Eu 3+ 이온들에게 전달한다. 논 문 Karpov A.M., Zuev M.G. 유로퓸으로 활성시킨 새로운 수산화인회석 실리카의 구조 및 형 광 특성(Structural and luminescent properties of new oxyapatite silicates, activated by europium). // 제7차 러시아과학아카데미 시베리아 및 우랄 지원 세미나 «열역학과 재료과 학». 노보시비르스크, 2010년 2월 2~5일. 초록집. P.114. Karpov A.M., Zuev M.G. Influence of(me2+ = Sr, Ca) and(ln3+ = Y, Gd) on Eu3+ luminescence in apatite structere silicates. // First Intern. Conf. on Luminescence of Lanthanides. Program and Abstr. Book. 5 9 Sep Odessa. Ukraine. 2010, Р.122 Karpov A.M., Zuev M.G. 수산화인회석 실리카를 이용한 새로운 결정형광체 제조에 졸 겔 기술 이용// 제1차 러시아전국학술대회 «무기화합물, 하이브리드 기능성 소재, 분산시스템들 의 졸 겔 합성과 분석» 년 11월 22일~24일. 상트 페테르부르그, 초록집 P.68. Zuev M.G. 희토류원소 규산염 복합체와 그 제조방법. 러시아연방특허 ( ) 82 한러과학기술협력센터

101 분석, 무기, 물리 화학 Slobodin B.V., Surat L.L., Shulgin B.V., Cherepanov A.N., Ishchenko A.V., Samigullina R.F., Neshov F.G., hexametavanadate M4Ba(VO3)6 : 열안정성과 발광특성// Journal of Inorganic Chemistry v P Slobodin B.V., Surat L.L., Samigullina R.F., Ishchenko A.V., Shulgin B.V., Cherepanov A.N. 이중 파이로 바나데이트(double pyro vanadates) M+2M+2V2O7의 열화학 및 발광// 무기소재 V P 산화물 연구실 : Michael G. Zuev, 화학박사. Zuev@ihim.uran.ru Boris V. Slobodin, 화학박사. 전화 : (343) Slobodin@ihim.uran.ru. 흡착제, 고체합금, 양극복합재료 멤브레인 필터 같은 기능성 소재 및 그 제조를 위한 나노기술 나노복합재료 트랙 점막 나노복합재료 트랙 점막(Nanocomposite track membranes) 제조를 위한 플라즈마 화학 장치 (plasma chemical device)가 개발되었다. 이 장치를 이용해서 넓이가 최대 50cm인 고분자 멤브 레인 시트에 티타늄 질화물과 탄화물을 연속모드로 뿌릴 수 있다. 증착된 층들은 막(membranes) 표면 과 포어 내부의 공간들을 덮어준다. 나노복합재료 트랙점막과 Ti과 C의 분포(주사전자현미경) 를 확인할 수 있었다. 구리금속 나노입자를 전기화학적으로 증착시켜(electrochemical deposition) 나 노복합재료 트랙점막 포어들의 크기를 조절할 수 있다. 이 막을 이용해 처음으 로 50여 종의 식물성 및 동물성 플랑크 톤들의 축적계수(accumulation factor) 83

102 러시아 화학기술 현황 구리를 전기화학적으로 증착시킨 뒤 일어난 점막포어 크기의 변화 논 문 N.A. Khlebnikov, E.V. Polyakov, S.V. Borisov, O.P. Shepatkovsky, I.G. Grigorov, M.V. Kuznetsov, S.V. Smirnov, P.P. Matafonov. 이온플라즈마 증착기술로 입힌 무기코팅으로 트랙점막 변형(Modification of track membranes application of inorganic coatings by ionplasma spraying).//멤브레인 V P S.V. Borisov, I.G. Grigorov, M.V. Kuznetsov, E.V. Polyakov, N.A. Khlebnikov, G.P. Shveikin, O.P. Schepatkovsky. 필터부품 제조기술과 이를 위한 회전장치(A method of making the filter element and swivel adjustment for its manufacture). 러시아연방특허 ( ) Eugene V. Polyakov, 화학박사 물리화학적 분석방법 연구실 대표 전화 : (343) Polyakov@ihim.uran.ru. 고체의 원소 및 동위원소 분석 광촉매의 양자효과 평가 질소, 탄소, 붕소를 비롯한 일련의 금속들로 도핑한 이산화티탄 아나타제 광촉매(photocatalysis of anatase TiO2)의 양자효과를 양자화학적으로 계산하는 방법(quantum chemical calculations) 이 개발되었다. 84 한러과학기술협력센터

103 분석, 무기, 물리 화학 아나타제로 만든 광촉매는 탄소와 붕소로 도핑하였을 때 촉매활성도가 최대가 된다. 실제로 붕소, 탄소, 질소 원자들이 아나타제 구조를 가진 이산화티타늄의 전자스펙트럼 (electronic spectrum), 자기속성(magnetic properties), 광학속성 등에 미치는 영향을 연구하였 고, 도핑이 스펙트럼의 가시광선 영역에서 광촉매활성에 미치는 영향도 밝혀낼 수 있었다. 붕소, 탄소, 질소로 도핑된 아나타제 결정구조와 양자효과 계산 논 문 V.M. Zainullina, V.P. Zhukov, V.N. Krasilnikov, M.Y. Yanchenko, L.Y. Buldakova, E.V. Polyakov. 바나듐과 탄소로 도핑시킨 아나타제의 전자구조와 광학 및 광촉매 속성. // 고체물리학. 2010, V.52, 2, P Eugene V. Polyakov, 화학박사 활성알루미늄으로 물을 분해시켜 수소 제조 반응로의 구조와 기술 개발. 폐기용 알루미늄 및 알루미늄합금 조각 또는 그래뉼의 활성화는 알루미늄과 갈륨(갈륨합금)의 접촉 과정에서 일어나거나 또는 용액의 갈륨화 때문에 일어난다. 한편 반응로 구조 덕분에 수산화 침전물에서 갈륨손실이 최소가 될 뿐 아니라, 이 침전물의 재 활용이 가능하다. 수산화 알루미늄은 반응로에서 씻겨나가 장치의 원추(cone of the device) 부 분에 축적된다. 85

104 러시아 화학기술 현황 컨트롤 가능한 수소생산 장치 이 기술과 장치는 현존하는 수소생산기술에 비해 월등히 뛰어나다. 동종의 다른 장치가 없다. Vladimir G. Shevchenko, 화학박사. 분산시스템의 물리화학연구실 대표 전화 : (343) shevchenko@ihim.uran.ru. 다양한 소재들의 무플럭스 경랍땜 열팽창계수(coefficients of thermal expansion)가 크게 다르고, 급격한 온도 변화를 감당하지 못하는 재료들의 결합을 위해, 무플럭스 복합재료 확산경화땜납(fluxless composite diffusionhardening solders)을 위한 조성(compositions)이 개발되었다. 기계산업을 위한 확산경화땜납 이는 열팽창계수가 낮거나 마이너스인 성분들을 주입함 으로써 달성할 수 있는데, 이때 온도변화가 크게 일어나 도 합금소재의 열팽창계수에는 변화가 생기지 않는다. 확 산경화땜납의 매개변수들은 땜납과 결합소재의 조성에 따 라 결정되고, 또 그 변화의 범위가 상당히 크다. 그리고 납땜 경계선의 열팽창계수는 결합되는 재료들의 평균수치 와 일치한다. 다양한 소재들을 결합하는 데 필요한 몇 가지 노하우가 있다. 소재조성과 기술을 이용해 열팽 86 한러과학기술협력센터

105 분석, 무기, 물리 화학 창계수를 조절할 수 있는데, 한편 조성에 따라 차이가 있지만 대개 아래에서는 변화 가 일어나지 않는다. 상온에서 반죽을 연상시키는 페이스트 복합재료들을 이용하면, 기계산업분야의 정밀결합작업 을 훨씬 용이하게 할 수 있다. 엑스선대조용 나노액체 고효율의 엑스선대조용(X ray contrast) 이트륨 탄탈 나노액체는 크기가 혈액성분들과 비슷한 5~10nm의 YTaO4입자들을 함유하고 있다. 나노크기로 가면 대조 효율성이 증대된다. 수입제품들과 비교할 때 이 물질은 엑스선 조사량을 더 감소시켜주고, 사진의 화질을 높여주 며 가격도 2~3배로 낮추어준다. 이 나노액체는 2010년 11월 독일 뒤셀도르프에서 열린 제42차 의료기기 국제박람회 MEDICA에서 이미 선보였다. 은 콜로이드 용액 합성 은 입자크기가 50nm 이하인 '은 콜로이드 용액(Colloidal Silver Solution)' 합성 기술이 개발 되었다. 물 분자들의 열운동(thermal motion of water molecules) 때문에 은입자들은 바텀단계 (bottom phase)로 이동하지 않는다. 은용액, 즉 콜로이드 실버는 650종의 박테리아 및 병원균들과 작용한다. 이 기술은 복잡한 특 수장치를 필요로 하지 않는다. 합성된 용액을 가지고 상처부위를 덮어주는 항균붕대 같은 것을 만들 수 있다. 이미 시험용 용액이 출시되었다. Victor G. Vasilyev, 화학박사. 산화시스템 연구실 전화 : (343) @mail.ru. Viktor L. Kozhevnikov, 화학박사 산화시스템 연구실 대표 전화 : (343) kozhevnikov@ihim.uran.ru. 87

106 러시아 화학기술 현황 러시아과학아카데미 G.G, 데뱌티흐 고순도물질연구소 주소 : , Nizhny Novgorod, GSP-75, str. Tropinin, 49 전화 : (831) 팩스 : (831) lazo@ihps.nnov.ru, office@ihps.nnov.ru 고순도 실리콘 단결정들 28 Si, 29 Si, 30 Si 동위원소격자(isotopic lattice)와 양자도트들에 이용할 수 있는 Si 28, Si 29, Si 30 단결정들을 제 조하기 위한 목적으로 28 SiH4, 29 SiH4, 30 SiH4 같은 모노 동위원소 실란들(monoisotopic silane) 을 섬세하게 정화할(deep cleaning) 수 있는 기술이 개발되었다. 이 기술을 이용하면 고출력이 보장되고, 제품의 동위원소 오염이 완전 배제된다. 주요 동위원소를 가진 모노실란들( 28 SiН 4>99,99, 29 SiН4>99,9, 30 SiН4>99,9)이 제조되었는데, 이 모노실란들에는 다른 원소들의 휘발성 화합물의 불순물(30~45가지) 농도가10 4 mol. %를 넘지 않았다. 이 같은 구조적으로 완전한 모노결정들은 러시아와 해외 과학연구소가 공동으로 제조하였고, 이미 그 속성들이 연구, 분석되었다. 천연규소와 동위원소로 농축시킨 규소의 열전도도 동위원소로 농축시킨 규소 28(99,991%)과 천연규소의 광발광 실리콘 단결정은 마이크로일렉트로닉스와 X선 광학, 핵물리학 분야 등에서 중요하게 이용될 것이다. Andrei D. Bulanov, 화학박사. 고순도물질 연구실 대표 전화 : (831) bulanov@ihps.nnov.ru. 88 한러과학기술협력센터

107 분석, 무기, 물리 화학 칼코게나이드 유리와 이를 재료로 하여 만든 광섬유 비소 유황(arsenic sulfur), 그리고 비소 셀레늄 텔루 륨(arsenic selenium tellurium) 유리 속에 함유된 불 순물은 해외동종제품들에 비해 10~100배 정도 적다. 비소 유황 광섬유의 광손실은 10~20배 적고, 비소 셀 레늄 텔루륨 광섬유의 광손실은 2~10배 적다. 한편 굽힘 강도는 수입제품들보다 2배 크다. As S 유리 제조를 위해 처음으로 비소 모노황화물(arsenic monosulfide)로 만든 유리형성 화합물을 이용하였다. 이 덕분에 불순물 함유량이 더 감소되었는데, 특히 이종상 불순물들(heterophase impurity inclusions)이 줄어들었다. As Se Te 유리를 제조하면서 처음으로 용융물 정화를 위해 화학증류 기술(Chemical distillation method)을 이용하였는데, 이 덕분에 불순물 함유량을 10~100배 감소시킬 수 있었다. 결정화 경향이 가장 낮은 As Se Te 유리를 위한 최적의 조성 (optimal composition of the As Se Te glass)이 선택되었고, 현재 시험생산단계에 있다. As S 샘플과 광섬유(optical fiber) 응용분야 분광장치(spectroscopy), 기술 및 환경 매질 등에서 중간적외선영역 방사선을 전달, 저온 고온 측정법(Low temperature pyrometry), 열적 영상(thermal imaging). Mikhail F. Churbanov, 화학박사 고순도 무산소 유리 화학 연구실 전화 : (831) Е-mail : churbanov@ihps.nnov.ru. 고순도 실리카 유리로 만든 광섬유 Yb, Er Yb, Tm, Tm Yb 같은 이온들과 게르마늄과 인 산화물로 도핑한 고순도 실리카 유리 광섬유(optical fibers)가 제조되었다. MCVD(modified chemical vapor deposition) 공법을 이용하면 광손실이 적고(10dB/km 미 89

108 러시아 화학기술 현황 만), 모드필드가 큰(1.06µ 파장에서 20µ) 광섬유 브래그를 제조할 수 있고, 또 높은 매개변수재 현능력(Reproducibility of parameters)을 갖게 된다. 이러한 광섬유들은 강력한 광파(optical radiation, 100 W)를 장거리( m)로 전송할 때 이용된다. 그리고 고성능광섬유레이저 생산 에도 이용된다. 비스무트로 도핑한 석영 광섬유와 이를 재료로 한 광섬유 레이저가 개발되었다. 이 광섬유 레이저는 1300~1520nm의 스펙트럼 영역에서 광파를 발생시키는데, 이를 이용하여 광섬유통신 라인의 대역폭(Bandwidth)을 두 배로 증가시킬 수 있다. 연구분석 결과 이러한 MCVD 공법으로 제조한 제품들이 동종의 다른 제품들에 비해 성능이 뛰어나다는 것이 확인되었다. Alexey N. Guryanov, 화학박사 광섬유기술연구실 대표 전화 : (831) guryanov@ihps.nnov.ru. 고도의 물질정화를 위한 화학적 방법들 다양한 고순도 물질 제조를 위한 과학적 기초들이 개발되었다. 그리고 액체 증기, 고체 액체의 평형을 위한 분리계수 계산방법들이 개발되었다. 이 방법들을 이용하면 계수를 이론적으로 평가 할 수 있다. 증류, 용융물 결정(crystallization from the melt), 존 재결정(zone recrystallization) 등 다단계 역류 공정(countercurrent multistage processes)에서 실현되는 고도의 물질정제를 위 한 이론적 기초가 발전하였다. 부유분진(suspended particles)을 제거하는 고효율의 정제기술도 개발되었는데, 즉, 증기에 온 도구배를 가한 막 증류기술(membrane distillation)이다. 이 기술을 이용해 무기수소화물, 염화물, 유기금속화합물, 단순물질들을 제조하였다. 예를 들어, 실리콘 및 게르마늄 및 황 및 셀레늄의 고순도수소화물(불순물 함유량10 7 ~10 6 %), 실리콘, 인, 게르마늄, 탄소의 고순도할로겐화물(불순물 함유량10 5 ~10 7 %), 고순도 텔루르산화물(10 5 ~10 7 %), 90 한러과학기술협력센터

109 분석, 무기, 물리 화학 텅스텐산화물(<10 5 %), 몰리브덴산화물( %) 같은 것들이 있다. 휘발성 물질들을 고도로 정제할 때 일어나는 부유분진 나노입자들의 반응이 분석되었다. Anatoly V. Gusev, 화학박사 반도체소재연구실 대표 전화 : (831) gusev@ihps.nnov.ru. Alexander N. Moiseev, 화학박사 휘발성금속화합물 연구실 대표 전화 : (831) moiseev@ihps.nnov.ru. 고순도물질 분석 고순도 물질과 재료들 속에 들어있는 미세불순물을 찾아내는 고감도 기술이 개발되었는데, 불꽃과 레이저 질량분석법(the spark and laser mass spectrometry), 광전자분광법(photoelectric spectroscopy), 화학적 원자방출 및 원자흡광 분석법(chemical and atomic emission and atomic absorption analysis), 전자현미경, 엑스선 미세분석(X ray microanalysis), 적외선 및 자외선 분 광법, 기체 및 액체 크로마토그래피, 레이저 초미세현미경(laser ultramicroscopy) 등의 기술들을 다양하게 이용하고 있다. 이 기술을 종합적으로 이용하면 고체물질들의 경우 불순물 농도가 최대 %까지, 그리고 휘발성물질의 경우 원소와 분자 형태의 불순물들 농도가 최대 10 1 %~10 8 % 일 때, 불순물 검출이 가능해진다. 유해한 고순도 가스와 액체 속에 함유되어 있는 나노크기 불순물 입자들의 조성과 농도를 확 인할 수 있는 '레이저 초미세현미경' 기술도 개발되었다. 이 기술을 이용하면 크기가 nm, 농도가 10~10 10 cm 3 인 입자들을 컨트롤할 수 있다. Valentin A. Krylov, 화학박사. 고순도물질 분석화학 연구실 대표 전화 : (831) krylov@ihps.nnov.ru. Olga P. Lazukina, 화학박사 전화 : (831) lazo@ihps.nnov.ru. 91

110 러시아 화학기술 현황 러시아과학아카데미 시베리아분원 고체화학 및 기계화학 연구소 주소 : , Novosibirsk, ul. Kutateladze 18 전화 : (383) 팩스 : (383) root@solid.nsc.ru 선택적 산소투과막 및 산화연료전지를 위한 재료 SrFe 0.95 W 0.05 O 3 z 조성을 갖는 가스타이트 막을 통해 이동하는 산소흐름과 산소부분압력과의 관계 (P 1 =0.21 amm.) 세라믹 산소투과막(oxygen permeable membranes) 가스/고체 경계에서 표면교환반응(surface exchange reactions)이 일어날 때, 산소운반 제한단계를 갖 는 멤브레인이 개발되었다(SrFe1 xmxo3 z(m=mo, W; x=0, 0.05, 0.1)). 가스타이트 멤브레인(gastight membrane)을 통해 이동하는 산소흐름은 막 두께의 영향을 받지 않는다. 그리고 투과되는 면 에 은촉매를 입히면 산소흐름이 두 배로 커진다. 동시에 이러한 가스타이트 멤브레인 제조에 고가 의 박막 기술이 요구되지 않는다. 다시 말해, 탄화 수소의 부분산화 촉매반응기에서 산소를 공기로부터 분리시킬 때 이용하는 고가의 박막 기술을 필요로 하지 않는다. 나노구조 페롭스카이트 나노구조화된 회티탄석(Perovskite)은 고도의 산소이온 및 전자 전도성을 나타낸다. 높은 산 소 이동성을 유지하면서 환원성분위기(reducing atmosphere)에서 안정적이다. 이는 해외 제품 들에 뒤지지 않는다. 응용분야 산소투과막 연료전지 가스합성을 위한 촉매반응기 92 한러과학기술협력센터

111 분석, 무기, 물리 화학 두께가 1,5 mm mol/cm 2 s인 멤브레인을 통한 산소 흐름 논 문 A. Nemudry, N. Uvarov. Nanostructuring in composites and grossly nonstoichiometric or heavily doped oxides, Solid State Ionics, 177(2006) A.P. Nemudry. 코발트와 스트론튬 페라이트로 만든, 그리고 산소 전자 혼합 전도성을 가진 비양론적 페롭스카이트에서의 산소운반(Oxygen transport in nonstoichiometric perovskites with mixed oxygen electronic conductivity on the basis of strontium ferrite and cobaltite). 학위논문, 노보시비르스크, Alexander P. Nemudry, 화학박사 화학재료과학연구실 전화 : (383) nemudry@solid.nsc.ru. Nicholay Z. Lyakhov, 화학박사 화학재료과학연구실 대표 전화 : (383) lyakhov@solid.nsc.ru. 알칼리금속 하이드로설페이트(hydrosulphates)와 디하이드로젠 인산염(dihydrogen phosphates)으로 만든 양자전해질 이종금속으로 도핑(heterogeneous doping)시킨 새로운 양자전해질들을 개발하였다(1 x)mnhm (AO4)p xa(m = Cs, Rb, K и NH4; A= S, Р; n=1, 3, 5; m=1, 3, А = SiO2, TiO2, Al2O3, x=0 0.9). 그리고 MHSO4(M=Cs, Rb, K),(NH4)3H(SO4)2, Cs5H3(SO4)4yH2O, Cs3(HSO4)2(H2PO4), CsH2PO4 같은 고분산 산화물 및 산성염 결정구조들이 갖는 성질, 형태, 산염기성 등이 이들(양 자전해질)의 속성에 미치는 영향도 종합적으로 연구하였다. 93

112 러시아 화학기술 현황 산성염, 그리고 산성염으로 만든 복합재료들의 온도 의존성 MnHm(ХO4)p같은 일련의 산성염(acid salts)을 이 용해 높은 양자전도성(proton conductivity)을 띠는 고체전해질 복합재료를 합성시켰는데, 이는 평균온 도영역인 에서 Om 1 cm 1 의 전도 성을 나타낸다. 그리고 이 재료들을 합성할 수 있는 방법들을 개발하였고, 최적의 이종 매트릭스와 그 조성도 결정하였다. 또 실리카의 단순구조가 복합 재료의 속성에 미치는 영향을 연구하였고, 실리카 포어의 크기에 따른 이온염의 운반, 구조, 열역학적 속성들을 밝혀냈다. 이 전해질은 중간온도 연료전 지 및 20~200 에서 작동하는 수소부분압력센서들 (hydrogen partial pressure sensors)을 위한 멤브레인으로 이용될 수 있다. 논 문 V.G. Ponomareva. 알카리금속들의 수황산염과 디하이드로젠 인산염으로 만든 복합 양자전 해질(Composite proton electrolytes based on hydrosulphates and dihydrophosphate of alkali metals). 학위논문, 노보시비르스크, 2009 V.G. Ponomareva, E.S. Shutova, G.V. Lavrova. 복합재료(1 x)csh2po4/xsipyoz(x = )의 전기전도성과 열적 안정성. 무기재료, 2008, v. 44, 9, p N.F. Uvarov, V.G. Ponomareva, G.V. Lavrova. 나노복합 고체전해질 전기화학 발전에 유망한 소재. 나노기술국제포럼(RUSNANOTECH 2008), 모스크바, 2008년 12월 3~5일, v.2, p V.G. Ponomareva, E.S. Shutova. CsH2PO4와 변형실리카로 제조한 중간온도 양자전도체 (Medium temperature proton conductors) // 전기화학 v. 43, 5. p Valentina G. Ponomareva, 화학박사 전화 : (383) ponomareva@solid.nsk.su. Yuri T. Pavlukhin, 화학박사 비평형고체시스템 연구실 대표 전화 : (383) pav@solid.nsk.su. 94 한러과학기술협력센터

113 분석, 무기, 물리 화학 무기물질 기계화학 분산 세라믹 재료 제조 고체수산화 혼합물과 산성물질, 수산화 산화물(hydrated oxides), 염기성염과 산성염(basic and acid salts)을 연삭장치들(grinding apparatus)에서 기계적으로 활성화시켜 분산세라믹재료 를 만들 수 있다. 이 기술의 장점 가공온도를 200~300 정도 낮출 수 있다. 열가공 시간이 크게 감소된다. 요업에서 이용하는 알루미노규산염(aluminosilicates)을 포함한 다양한 종류의 무기화합물들 이 제조되었다. 화합물 비표면적, [m 2 /g] 기본입자크기, [nm] MgAl 2 O <100 3Al 2 O 3 2SiO <100 Al 2 TiO ZrTiO Ca 2 Fe 2 O <100 2MgO 2Al 2 O 3 5SiO 응용분야 절연재료 도자기와 샤모트(chamotte), 내화물(refractories)의 성분 촉매담체(catalyst carriers) 열팽창계수가 낮은 재료 플라스틱 충전재(fillers of plastic) 러시아연방 특허를 받았고, 고분산 분말과 이 분말을 재료로 하여 만든 제품들이 이미 시판되 고 있다. 95

114 러시아 화학기술 현황 Evgenii G. Avakumov, 화학박사 층간삽입 및 기계화학 반응 연구실 선임연구원 전화 : (383) avvakumov@solid.nsc.ru. 수소저장용 나노복합재료 성능이 향상된 새로운 수소저장시스템을 합성하기 위해 기계화학적 제조기술을 이용하였다. 금속혼합물 금속+산화물 메카노복합재료 금속+염 기계적 공정을 거친 합금들의 외형과 미세구조 금속단계를 포함해 성분들을 기계화학적으로 가공함으로써, 수소에 대한 고도의 반응능력을 가진 재료들을 만들 수 있다. 염을 이용해 금속연삭(grinding of metal)과 표면변형 작업을 동시 에 수행할 수 있는데, 한편 적당한 염을 선택함으로써 표면이 변형된 재료들에 특정성질을 부여 할 수도 있다. 기계적 가공을 한 합금들의 장점 수소함유량이 질량의 6.5%까지 증가한다. 수소화 및 탈수소화 속도가 빨라진다. 재료들의 속성을 크게 변화시킬 수 있다(variation of material properties in a wide range). 96 한러과학기술협력센터

115 분석, 무기, 물리 화학 열역학적으로 섞이지 않는 성분들을 이용해 복합재료를 만들 수 있다. 전기에너지 소비가 감소된다. 다양한 온도에서 기계적으로 수소에서 활성화된 혼합물의 수소화 곡선들. 수소압력이 1.0 MPa일 때 Mg = 5% NbH 논 문 V.V. Boldyrev 외. 편집책임 E.G. Avvakumov. 기계적 활성화, 기계적 합성, 기계화학적 기술의 기초. 노보시비르스크 : Publisher of SB RAS, p.(러시아과학아카데미 시베리아분원 통합프로젝트; 제 19권). Vladimir V. Boldyrev, 화학박사. 전화 : (383) boldyrev@solid.nsc.ru. 리튬이온전지에 이용할 수 있는 나노 LiFePO 4 /C 합성 이는 나노크기의 복합음극재료 LiFePO4/С를 제조하기 위한 친환경기술로 상당량의 에너지를 절약할 수 있다는 장점을 갖는다. LiFePO4/С는 크기가 50nm 이하인 LiFePO4 그래뉼 입자들로 이루어졌다. 이 재료는 높은 방전전압을 갖고(3.4В к Li/Li + ), 충전 방전 곡선의 플래토(plateau) 가 존재하며, 상대적으로 높은 이론적 용량(~170 ma h/g)을 갖는데, 손실 없이 대부분 이용된 다. 리튬철인산(LiFePO4)은 가격이 적당하고, 독성이 없으며, 사이클링 과정에서 구조적으로나 97

116 러시아 화학기술 현황 화학적으로 안정되었고, 고온에서 전기화학적 성능이 다른 음극재료들에 비해 뒤떨어지지 않는 다. 나노복합재료 리튬철인산(LiFePO4) 그래뉼은 비정질 탄소 매트릭스에 주입시킨 나노결정 탄 소들로 둘러싸여 있는데, 기계화학적 활성화 기술과 Fe2O3의 열탄화 환원반응(carbothermic reduction)을 함께 이용해서 만들 수 있다. 신기술 덕분에 LiFePO4이 가진 주된 결점들이 해결되었다. 즉, 낮은 전기전도성(10 9 Cm/cm) 문제가 해결되었기 때문에 고속의 충전 방전 환경에서 작업할 수 있고, 이론적 수치에 가까운 ma h/g의 방전용량 달성도 가능해졌다. 메카노 나노복합재료 LiFePO4/C의 특성 LiFePO 4 /C 주사전자현미경으로 찍은 LiFePO 4 /C 사진 LiFePO 4 /C의 충전 방전 곡선들 투과전자현미경으로 찍은 LiFePO 4 /C 사진 이 기술의 장점들 나노상태 리튬철인산 제조 나노크기의 전도성 균질탄소코팅(uniform nano sized conductive carbon coating) 제조 합성단계와 표면변형을 조합할 수 있음. 원료 시약들이 저렴. 시간과 에너지 소비가 적음. 친환경성(폐수가 나오지 않음). 98 한러과학기술협력센터

117 분석, 무기, 물리 화학 LiFePO4는 가격과 안전이 아주 중요한 의미를 갖는 하이브리드 자동차들과 전기차에 이용하 면 좋다. 논 문 Kosova N. Materials for Li ionics. Mechanochemical synthesis. Annales de Chimie Science des Materiaux, 2009, vol. 34(6), p Kosova N.V. 리튬철인산 : 합성과 구조, 속성. 제4차 국제학술대회 «리튬전기화학시스템의 에너지변환문제» 발표문. 노보체르카스크시, 남러시아국립공대(South Russian State Technical University, 일명Novocherkassk Polytechnic Institute=NPI), 2010년 9월 13~17 일, p Kosova N.V., Devyatkina E.T. Mechanochemical synthesis of LiFePO4/C in the presence of graphite. 61st Annual Meeting of the Intern. Soc. of Electrochem., Nice, France, Sept. 26 Oct. 1, Kosova N.V., Devyatkina E.T., Petrov S.A., Kaichev V.V. Structural stability of carbothermally synthesized LiFePO4 to heating in air. 15th International Meeting on Lithium Batteries(IMLB2010), Montreal, June 27 July 2, Nina V. Kosovo, 화학박사 기계화학반응연구실 시니어연구원 전화 : (383) kosova@solid.nsc.ru. 물리 및 기계적 성능이 개선된 복합재료 강철과 합금 변형을 위한 나노분산 세라믹 분말 나노분산 세라믹 분말을 이용해 강철과 합금을 변형시키는 기술이 개발되었다. 무엇보다 주 조단계(stage of casting)에서 기계화학적 처리를 거친 초분산 분말을 % 금속에 첨가하 면 되는데, 전체적으로 고르게 분포된 첨가제는 금속의 강도를 15 35% 높여주고, 연성 및 내식 성은 2~2,5배 강화시켜준다. 99

118 러시아 화학기술 현황 이 기술은 철, 철강, 비철금속 변형에 이용할 수 있다. 그리고 이 기술의 장점은 고가의 도핑 첨가제를 절약할 수 있다는 데 있다. 러시아 공장들에서 이미 필드테스트를 마쳤다. a) 변형되지 않은, 그리고 b)변형된 회주철(grey iron).(전자현미경 사진) 응용분야 주조산업 철 및 비철 금속과 합금(Ferrous and nonferrous metals and alloys)의 야금산업 변형된 주철로 만든 펌프 부품(임펠러) 석유채굴(oil mining) 환경에서 3개월 수명이 수년까지로 연장됨 논 문 V.A. Poluboyarov, A.N. Cherepanov, Z.A. Korotaeva. 금속과 합금 변형을 위한 초분산 및 나노분산 세라믹 분말. Non ferrous metals 2010 : 제2차 국제회의(International Congress) 발표논문집.(크라스노야르스크, 2010년 9월 2~4일), 크라스노야르스크 :(주) 베 르소, p. ISBN , p V.A. Poluboyarov, Z.A. Korotaeva, G.E. Selyutin, Y.Y. Gavrilov. 나노분산분말 제조. 이 분말을 이용해 고분자와 금속을 변형시키기 위한 기계화학적 기술(method of mechanochemical effects) 이용의 가능성. Advanced Materials, 2009, 3, p V.A. Poluboyarov., V.V. Sedelnikov. 기계화학적 방법으로 제조한 나노분산 세라믹 첨가제 100 한러과학기술협력센터

119 분석, 무기, 물리 화학 가 내화 니켈크롬합금의 속성에 미치는 영향 연구. 제1차 국제회의(International Congress) «시베리아 비철금속 2009» 발표문. 2009년 9월 8~11일, 크라스노야르스크 시, p Vladimir F. Poluboyarov, 화학박사 분산복합강화재료기술 연구팀 대표 전화 : (383) sanych@solid.nsc.ru. 러시아과학아카데미 광화학센터 주소 : , Str. Innovators, 7a, building 1 전화 : (495) alfimov@photonics.ru 감광성 나노시스템 분자설계 새로운 유형의 다기능 감광성 화합물들이 개발되었다. 이 화합물들은 광색소(photochrome), 형광단(fluorophore), 이온운반자(ionophore) 같은 '크라운을 함유한 불포화 염료들(crowncontaining unsaturated dyes)'이다. 이 화합물들을 합성하였을 뿐 아니라, 그 공간적 패턴을 밝 혀냈으며, 나노시스템으로 자기조립되는 규칙성을 밝혔다. 또 이들의 형광속성, 광화학 속성, 착 물형성성질 등도 연구, 분석하였다. 제한된 수의 감광성 및 발광성을 띤 상보성 나노화합물들을 가지고 특정성질을 부여한 다양 한 구조의 시스템들을 조립할 수 있는 종합분자설계자(universal molecular designer)가 최초로 개발되었다. 동종의 화합물들 안에서 주요 광프로세스 유형들이 실현되는 새로운 분자스위치, 광스위치 분자장치(photo switchable molecular devices), 광컨트롤 분자기계(photocontrolled molecular machines), 감광성 LB 단분자막과 단결정들(light sensitive LB monolayers and single crystals)을 용액과 고체상태, 그리고 위상분리경계에서 설계할 수 있게 되었다. 101

120 러시아 화학기술 현황 광안테나 광안테나 분자장치 분자머신 이렇게 얻은 결과들을 다음과 같은 다양한 분야들에 응용할 수 있다. 1. '크라운을 함유한 불 포화 화합물들과 그 착물들(complexes)을 작은 유기분자들과 금속 양이온들을 결합시키는 발색단 (chromophore)과 형광단(fluorophore)으로 이용할 수 있다. 2. 광색소 및 광형광(photofluorescent) 소재들을 개발할 때 이용할 수 있고, 3. 광컨트롤 막(photocontrolled membrane)의 이온운반자로 이용할 수 있으며, 4. 또 고분자 및 광스위치 랑미어 블로젯 막(polymer and photoswitchable Langmuir Blodgett films)에 이용할 수 있고, 5. 정보의 광기록과 저장(optical recording and storage)에 이용하고, 6. 물에서 광컨트롤 금속이온을 추출할 때(photocontrolled extraction of metal ions from water), 7. 분자전자공학에서 광스위처블 분자장치를 만들 때, 8. 색소 레이저 (dye laser)에, 9. 광역학 암치료를 위한 광스위처블 인공효소를 만들 때, 10. 나노기술에서 광컨 트롤 분자머신을 만들 때 이용할 수 있다. 스티릴 염료와 쿠커비투릴로 만든 광컨트롤 분자조립자들의 자기조립 분자머신조립분야 역사상 최초로 쿠커비투릴(kukurbituril)로 만든 광컨트롤 분자조립자가 개 발되었다. 쿠커비투릴의 빈 속에는 스티릴염료(styryl dyes) 분자 두 개가 들어갈 수 있는데, 바 로 이 덕분에 조사(irradiation) 과정에서 둘 사이에 [2+2] 광화학적고리화첨가의 입체특이성 반 응(stereospecific reaction of [2+2] photocycloaddition)을 실현할 수 있었고, 또 빛에 의해 컨트 롤되는 분자조립자를 개발할 수 있었다. 이 같은 자기조립기술은 광컨트롤 분자장치와 분자머신을 만들 때 이용할 수 있을 뿐 아니라 분자수준에서 정보를 기록하고 저장할 수 있는 정보시스템을 만들 때도 이용할 수 있다. 쿠커비 투릴이 시아닌과 함께 유사로탁산착물(pseudo rotaxane complexes) 첨가제를 만든다는 사실이 처음 확인되었는데, 이 덕분에 광학흡수스펙트럼에 상당한 영향을 미칠 수 있고, 또 형광 (Fluorescence)의 수명도 조절하고, 형광양자수율(Fluorescence quantum yield)을 5배까지 증대 시킬 수 있다. 이러한 효과는 발광재료들의 성능향상에도 이용할 수 있을 것이다. 102 한러과학기술협력센터

121 분석, 무기, 물리 화학 Gromov P. Sergey, 화학박사 광활성화합물들의 초분자화학 및 합성 연구실 spgromov@mail.ru / gromov@photonics.ru. 러시아과학아카데미 우랄분원 과학센터 코미화학연구소 주소 : , Syktyvkar, ul. Pervomayskaya, 48 전화 : (8212) 팩스 : (8212) info@chemi.komisc.ru 티타늄 카바이드실리사이드로 만든 나노적층 복합재료 및 마이크로 소성 세라믹 탄화규소(SiC) 입자들을 분산 강화시킨 티타늄 카바이드 실리사이드(titanium carbide silicide)를 가지고 나노적층 복합재료를 개발하였다. 포어들의 다공성과 크기는 티타늄 분말의 분산성과 관계가 있다. 포어들은 다음 프로세스들을 차례로 수행함으로써 만들 수 있다. 반응 혼합물들의 자체발열(self heating). 이는 티타늄과 탄화규소의 계면접촉점들(interphase contact points of Ti & SiC)에서 고도의 발열 상호작용이 일어나기 때문에 생긴다. 티타늄 입자들의 용융, 그리고 용융물을 실리콘과 탄소로 농축시킴. 탄화규소(silicon carbide) 그래뉼에 용융물을 묻히면, 본래 티타늄 입자들 자리에 공동 (cavities)이 형성됨. 용융물에서 Ti3SiC2의 나노적층단계를 결정화 시켜 다공성 미세구조 재료를 완성. Ti3SiC2 합성에 참여하지 않는 탄화규소는 나노적층 매트릭스에 고르게 분포되어 소재를 분 산강화 시킨다. 103

122 러시아 화학기술 현황 나노적층 복합재료(titanium carbide silicide)를 가지고 내마모성코팅으로 이용할 수 있는 마이 크로 소성 세라믹을 개발하였다. 이 세라믹코팅은 고온 및 기계적 하중이 큰 환경에서 이용되는, 즉 기계산업에서 이용되는 연장과 도구들, 복잡한 형태를 가진 전기기술제품들에 입힐 수 있다. 다음, 포어가 없는 미세구조(Ti3SiC2 SiC) 제조기술도 개발되었는데, 다공성 탄화규소 제품 들에 티타늄용융물 또는 티타늄 실리콘 용융물을 함침시키면, 이들이 탄화규소(SiC)와 상호작 용하여 Ti3SiC2을 만든다. 즉, 이렇게 탄화규소 재료의 빈 공간들이 채워져서 비다공성 미세구 조가 완성되는 것이다. 현재 Ti3SiC2 SiC 같은 복합재료를 제조할 수 있는 단순한 기술 가능성, 그리고 이를 이용 해 다공성 탄화규소 제품들 표면에 고밀도 미세구조를 만들 수 있는 가능성이 열리고 있다. Yuriy I. Ryabkov, 화학박사 세라믹 재료과학 연구실 대표 전화 : (8212) ryabkov-yi@chemi.komisc.ru. Paul V. Istomin, 화학박사 Istomin-pv@chemi.komisc.ru. 러시아과학아카데미 극동분원 화학연구소 주소 :690022, Vladivostok, pr 100th anniversary of Vladivostok, 159 전화 : (4232) 팩스 : (4232) chemi@ich.dvo.ru 고체알갱이들의 오염제거를 위한 선택적 흡착제 선택적 이동성 흡착시스템을 제조할 수 있는 고효율의 기술이 개발되었다. 이 흡착제의 흡착 용량은 mol Cs / mol ferrocyanide이다. 한편 염분함유량이 50g/l 이상인 매질에서 콜로 이드 안정성이 낮기 때문에 니켈 페로시안 화합물 콜로이드 흡착제(colloidal sorbents ferrocyanides of nickel)로 이용하기는 어려워보인다. 104 한러과학기술협력센터

123 분석, 무기, 물리 화학 방사능에 오염된 이온교환수지와 제올라이트의 오염을 제거할 수 있는 이 흡착제의 능력이 연구되었는데, 그 정화정도(coefficients of cleaning)가 제올라이트는 3~6, 이온교환수지는 150 으로 나타났다. 나노결정 흡착제 형성 KE 13 36(A S) 에멀전의 바륨황산염과 PAE(B S) 에멀전의 헥사시아노철산염 논 문 Avramenko V.A., Bratskaya S.Y., Egorin A.M., Tsarev S.A., Sergienko V.I. 그래뉼재료 의 오염제거에 이용할 수 있는 콜로이드적 안정성을 갖는 선택적 나노흡착제// 과학아카데 미 보고서. 2008년. V. 422, 5. P 흡착반응재료 및 방사능액체폐기물의 정화 흡착제, 그리고 방사능액체폐기물 정화를 위한 흡 착반응정화기술이 개발되었다. 이를 이용해 세슘 137, 스트론튬 90, 코발트 60 같은 수명이 긴 방사성핵종 들을 제거하고, 또 방사성액체폐기물 처리장의 물에 서 세슘 137을 다시 한번 제거한다(post treatment). 이 기술은 (주) <A.A. 보차로프 무기소재첨단과학 연구센터>의 모스크바폐수처리장에서 시험을 마쳤다. 105

124 러시아 화학기술 현황 방사능에 오염된 이온교환 및 여과 재료의 정화 폐기용 이온교환 및 여과 재료에서 오염을 제거하는 기술은 고체상 산화환원반응에 기초한 다. 대용량수로원자로(High power channel reactor)를 가진 원자력발전소들에서 나오는 «활성 이 낮은 액체방사성폐기물»을 처리할 때 이용할 수 있는 '이온교환 및 여과 재료의 재활용 스킴 (recycling scheme)'과 '펄라이트여과재(perlite filter)'가 개발되었다. 이 기술은 노보보로네쥐 원자력발전소의 '이온교환수지 바이패스 필터'를 실제 정화함으로써 그 성능이 확인되었다. 논 문 Golub A.V., Mayorov V.Y. 쿠르스크원자력발전소의 잔유펄프 펄라이트여과처리 벤치테스 트// 발표문 요약집. 제4회 러시아 방사화학 및 원자력기술 학교, 오제르스크, 2010 년 9월 6~10일. P Dobrzhansky V.G., Golub A.V., Avramenko V.A., Mayorov V.Y., Sergienko V.I. 원자력 발전소 특수물처리장 증발장치들의 잔유물정화를 위한 열수처리기술, Bulletin of FEB RAS, 2009, No. 2, p. 3 8 Valentin A. Avramenko, 러시아과학아카데미 객원회원 흡착공정연구실 대표 전화 : (4232) avramenko@ich.dvo.ru. 106 한러과학기술협력센터

125 분석, 무기, 물리 화학 마그네슘합금으로 만든 부식방지 코팅 코팅을 한 마그네슘 합금 MA8의 분극곡선들 : 1. 코팅하지 않은 마그네슘, 2. 불화물규산염(silicate fluoride electrolyte) 전해질에서 제조한 코팅, 3. 불화물규산염+ Al 2 O 3 전해질에서 제조한 코팅, 4. 불화물 규산염+ Al 2 O 3 + SAS 전해질에서 제조한 코팅 플라즈마전해산화(Plasma electrolytic oxidation)의 쌍극모드에서 제조한 마그 네슘합금 МА8으로 만든 보호코팅은 단 극모드에서 제조한 층들에 비해 더 큰 미 세경도를 갖고, 부식방지 속성도 더 뛰어 나다. 팅은 항공과 자동차산업에서 실용분야를 훨씬 넓혀준다. 플라즈마전해산화의 쌍극모드를 이용 하면, 합금표면에서 내식성과 보호성능이 뛰어난 규산마그네슘의 고온단계(hightemperature phase magnesium silicate) 와 포르스테라이트(forsterite)를 합성할 수 있다. 마그네슘 합금으로 만든 보호코 논 문 Gnedenkov S.V., Sinebrukhov S.L., Khrisanfova O,A,, Egorkin V.S., Mashtalyar D.V., Sidorova M.V., Gnedenkov A.S., Erokhin A.L. 마그네슘합금 МА8으로 만든 보호코팅// Corrosion : materials, protection P Gnedenkov S.V., Khrisanfova O.A., Zavidnaya A.G., Sinebryukhov S.L., Egorkin V.S., Nistratova M.V., Yerokhin A., Matthews A. PEO coatings obtained on an Mg Mn type alloy under unipolar and bipolar modes in silicate containing electrolytes // Surface & Coatings Technology Vol. 204, 14/15. P Nistratova M.V., Gnedenkov S.V., Khrisanfova O.A., Zavidnaya A.G., Sinebryukhov. S.L., Egorkin V.S. Protective coatings formed by plasma electrolytic oxidation on magnesium alloys //Proc. of the 2nd Asian Symp. on advanced materials : Chemistry of functional materials(asam 2),Shanghai, Oct China, P

126 러시아 화학기술 현황 코발트 나노입자들을 가진 자기활성코팅 플라즈마전해산화기술로 만든 나노강자성입자들을 함유한 티타늄 샘플 표면에 자기활성코팅 이 만들어졌는데, 이는 전자기 방사로부터 재료를 보호하고, 또 자기센서 제조, 고밀도 정보저 장장치 제조, 영구자석 제조 등에 이용할 수 있다. 코발트 입자의 크기에 따른 적분분포(a) 및 미분분포(b) Sergey V. Gnedenkov, 화학박사. 불안정표면 처리 연구실 대표 전화 : (4232) Е-mail : svg21@hotmail.com. 열분해 추출법을 이용해 탄화규소섬유들에 이산화지르코늄 코팅 입히기 '추출 및 열분해 기술'과 지르코늄수산염 추출물(zirconium oxalate extracts)을 이용하면, Hi Nicalon(Si/C) 섬유에 내열성 이산화지르코늄 박막코팅을 입힐 수 있다. 이산화지르코늄 코팅을 입힌 Hi Nicalon섬유와 실 108 한러과학기술협력센터

127 분석, 무기, 물리 화학 탄화규소 재료에 기능성 나노코팅을 입히는 기술은 장차 에너지와 재료소비가 많고 공정이 복잡한 화학적 기상증착(chemical vapor deposition) 기술을 대체할 수 있을 것이다. 논 문 Medkov M.A., Steblevskaya N.I., Tsirlin A.M. 탄화규소 섬유들에 이산화지르코늄코팅 형 성. 제1회 국제학술대회 «나노구조소재들 2008 : 벨로루시아, 러시아, 우크라이나» 발표문. 민스크. 2008년. P.97. Michael A. Medkov, 화학박사 미네랄원료가공연구실 대표 전화 : (4232) medkov@ich.dvo.ru. 러시아과학아카데미 시베리아분원 화학 및 화학공학 연구소 주소 : , Krasnoyarsk, str. Marksa, 42 전화 : (391) 팩스 : (391) chem@icct.ru 메조구조 규산염 재료(MSM) 메조구조규산염재료인 MSM을 합성할 수 있는 새로운 방법들이 개발되었다. 이렇게 만들어 진 재료는 직경이 3~15nm인 실린더형 포어들을 가진 MSM 41, MSM 48, SBA 15이다. 먼저 MSM 41의 기계적 응력(mechanical stress)에 대한 내성을 연구하였다. 포어 직경이 3.5nm인 MSM 41은 강도가 아주 높아서 ~10 4 의 고압력에서도 최대 30% 정도가 파괴되지 않 았고, 비표면적은 25%가 감소되었다. MSM을 이용해 흡착제를 만들기 위해, 먼저 실라놀코팅의 상태를 연구하였고, 다음, 아미노 109

128 러시아 화학기술 현황 실란(aminosilane)을 이식해 규산염 표면이 기능을 하도록 만들었다. MSM 41과 SBA 15의 실라놀코팅 밀도는 최대 groups/nm 2 이고, 그보다 커지면 재료가 파괴되기 시작한다. MSM 표면을 아미노실란으로 처리하면 재료의 Ni 2+ 과 Pd 2+ 에 대한 흡착속성이 강화된다. 제 조된 재료들의 이온에 대한 용량은 1.1 and 0.57 mmol / g이다. 특정 성질을 부여하면서 나노구조 실리케이트 재료를 소량 제조할 수 있는 실험실용 고압장 치(laboratory autoclave equipment)가 제작되었다. Sergey D. Kirik, 화학박사 무기물질들의 구조 및 스펙트럼분석 연구실 대표 전화 : (391) kirik@icct.ru. C4~C6 알케인들의 이성질화를 위한 황산화 촉매 최대 800 에서도 안정을 유지하는 준안정상태(metastable state)에서 안정시킨 '산화단계의 나노구조 결정입자들'의 형성을 위한 조건이 밝혀졌다. 안정화는 특정 음이온과 양이온 첨가제 를 주입함으로써 실현하였다. 산화나노입자들의 구조를 결정하는 방법이 개발되었는데, 이를 이용하여 포어들의 크기를 몇 nm에서 몇십 nm까지 조절할 수 있다. 음이온과 양이온 촉진자들의 농도를 조절하여, 탄화수소 분자 크래킹 없이 이성질화를 실현하기 위한 최적의 산도(optimum acidity)를 선택할 수 있다. 촉매제의 안정된 작업을 위해 그 표면에 금속성분 나노입자들을 입힌다. 이성질화 촉매의 특성 ZrO 2 변형 활성성분 함유량, % 크기, nm 비표면적, m 2 /g 포어체적, cm 3 /g Al 2 O 3 Pt 입자 포어 SO 4 2 사각형 7,3 2,5 0, , , 온도에서 황산화지르코니아 촉매(Sulfate zirconia catalyst)는 저비점 스트레이트런 110 한러과학기술협력센터

129 분석, 무기, 물리 화학 C5~C6석유(low boiling straight run petroleum fraction)의 옥탄가를 12포인트 높여준다. 황산화지르코니아를 이용한 이 이성질화 촉매기 술은 몇 가지 장점들을 갖는데, 첫째, 염화알루미늄 촉매와 달리 장비 를 크게 부식시키지 않고, 둘째, 염소함유 화합물들의 분량을 정할 필 요가 없으며, 셋째, 연도가스에서 염화수소를 제거할 필요도 없다. Petr N. Kuznetsov, 화학박사. 유기미네랄원료 종합가공 연구실 대표 전화 : (391) kuzpnl@icct.ru. 다공성 세라믹 알루미노규산염 매트릭스(PSAM) 다공성 세라믹 알루미노규산염 매트릭스 PSAM(Porous ceramic aluminosilicate matrix)은 유연탄 석탄회에서 추출한 속이 빈 알루 미노규산염 마이크로스피어(hollow aluminosilicate microspheres stabilized composition, extracted from fly ashes of steam coal)로 만드는데, 소결시킬 때 보통 원통 또는 원뿔형 블록으로 응집시켜 서(by agglomeration) 만든다. 이 다공성 매트릭스는 규산염 결합 다양한 변형을 한 PSAM 체(silicate binder)를 가진 것과 가지지 않은 것으로 만들 수 있고, 변형 및 원료성분, 추가 화학처리 등에 따라 다양한 성질을 띠게 된다. 응용분야 PSAM은 «포화 건조 하소(saturation drying calcination)» 모드로 활성도가 다양한 방사성 액체 폐기물을 처리하여 고형화(solidification) 시킬 때 이용할 수 있다. 고형화 공정은 방사성액체폐 기물의 운송, 장기저장의 목적 또는 미네랄성분을 매립하고자 할 때 실현한다. 다공성 매트릭스 응용대상은 1. 플루토늄을 함유한 고활성 혼합 폐기물, 2. 실험실과 테스트 단계의 혼합폐기물, 3. UNEX 공정의 악티나이드 및 Cs Sr 물질, 4. PUREX 공정의 방사성혼합폐기물, 5. 저활성 폐기물 을 위한 야외 저장풀과 핵잠수함에서 생기는 폐기물들을 포함한 원자력발전소의 액체폐기물 등이다. 111

130 러시아 화학기술 현황 PSAM은 또 염화유기성분을 함유한 물질을 포함한 다양한 독성폐기물 처리에서도 이용될 수 있고, 다음과 같은 기능소재들로 이용될 수 있다. 다양한 용도의 복합재료 제조를 위한 매트릭스 촉매제와 흡착제, 이온교환물질 반복 재사용이 가능한 고온 에어로졸 필터 물에서 석유와 석유제품, 표면활성물질(SAS)을 걸러내는 재생 필터 전기화학적 정화에 이용할 수 있는 필터 질량교환장치에 이용되는 장착 분리가 가능한 부품들(열적 안정성과 내산성을 가짐) 단열소재 Alexander G. Anshits, 화학박사 촉매에 의한 소분자 변화 연구실 (Laboratory of catalytic reactions of small molecules) 대표 전화 : (391) Е-mail : anshits@icct.ru. 러시아과학아카데미 I.V. 타나예프 희토류원소 광물원료 화학 및 공학 연구소 주소 : , Murmansk Region., Apatity, st. Fersman, 14 전화 : (81555) 팩스 : (81555) office@chemy.kolasc.net.ru 티타늄을 함유한 농축물질을 가공하여 기능성 재료 제조 이 기술은 보편적으로 널리 이용할 수 있는, 그리고 폐기물이 없는 친환경기술이다. 먼저 농 축물을 준비한 뒤 농축물에서 티타늄(IV)을 산성액체로 용출(leaching)하는데, 이 용액은 고품 112 한러과학기술협력센터

131 분석, 무기, 물리 화학 질 재료 합성을 위한 전구물질이 된다. 생산제품 펄색소(은색, 금색) 나노코팅(TiO2, Fe2O3)을 입힌 돌비늘(mica)로 잉크와 종이, 플라스 틱, 화장품 첨가제로 이용할 수 있음. 저렴한 무독성 가죽 탠닝제(leather tanning agent) 티타늄으로 된 탠닝제 (NH4)2TiO(SO4)2 H2O, 티타늄 알루미늄으로 된 탠닝제 (NH4)2TiO(SO4)2 H2O+(NH4)Al(SO4) H2O 방사성액체폐기물과 비철중금속을 함유한 하수 처리에 이용할 수 있는 티타늄 인산염 (Titanium phosphate) 흡착제 페인트 및 건축자재들을 위한 색소필러(CaSO4+SiO2+TiO2) 이 재료와 기술들은 이미 산업테스트를 완료하였다. Lidia G. Gerasimova, 화학박사 Ti 함유 원료와 산업폐수로 제조한 재료팀 대표 전화 : (81555) gerasimova@chemy.kolasc.net.ru. 산업액체폐기물에서 금속양이온을 추출할 때 이용되는 흡착제와 흡착기술 Fe 3+, Zr 4+ 또는 Nb 5+ 의 농도를 최적으로 만들어 흡착제 TiOHPO4 nh2o를 도핑시키면, 산도 가 높은 용액들에서 불순물 양이온들(cations of impurities)을 흡착시킬 수 있다. 이를 위한 열역학적 교류상수들(thermodynamic exchange constants)이 결정되었고, 조성과 합성조건에 따른 양이온교환의 특성들도 확인되었다. Cu 2+, Ni 2+, Cо 2+ 등을 니켈산업폐수에서 추출해내는 방법, 질소 인산 추출공정(nitrogenphosphorus acid extraction) 및 이수화물공정(dihydrate process)에서 란탄계열 원소들 (lanthanides)을 인산에서 추출해내는 방법, 혼합물에서 리튬을 고도로 정제하는 방법, 칼륨과 113

132 러시아 화학기술 현황 루비듐, 세슘에서 나트륨 할로겐화물을 제거하는 방법, 해수 염도와 비슷한 염도를 가진 방사성 폐기물에서 Cs, Sr, U, Th 등의 핵종을 제거하는 방법들이 개발되었다. 응용분야 광산과 야금산업, 전기도금 산업 등에서 나오는 폐수에서 중금속이온들을 제거하고, 인회석 농축물을 처리할 때, 인산용액 및 질소 인산용액에서 희토류금속을 추출하는 데 이용할 수 있 다. 그리고 방사성액체폐기물 오염제거에도 이용할 수 있다. Efroim P. Lokshin, 화학박사 희토류원료 화학과 기술 연구실 대표 전화 : (81555) lokshin@chemy.kolasc.net.ru. 나노분말 및 강유전체 복합산화물의 에피택셜 코팅 다음 두 가지 반응들을 위한 열역학적 실험자료가 완성되었다. М2R + H + МHR + М + и МHR + H + H2R + М +, (여기서 R은 티타늄(IV) 옥시수산화물 매트릭스이고, M + 은 알칼리 금속의 양이온임) МR+Н + НR1+М +, (여기서 R1 니오브(V) 또는 탄탈(V) 옥시수산화물 매트릭스임) 그리고 화학양론적 조성(stoichiometric composition) 화합물들을 제조하는 데 필요한 평형상 수가 밝혀졌다. 2가금속들(divalent metal)의 티타네이트와 지르코네이트 나노분말이 합성되었고, 알칼리 금 속들의 니오베이트, 탄탈레이트, 티타닐 포스페이트(titanyl phosphate) 등이 합성되었다. 입자크기 조절이 가능한 강유전체 나노분말 제조기술의 이용 가능성이 실험을 통해 확인되었다. 강유전체의 나노입자크기가 커지는 것은 정전기인력(electrostatic attraction)의 영향을 받아 입자들 이 응결(coagulation)되기 때문임이 확인되었는데, 한편 이 정전기인력은 강유천제들의 본래 싱 글도메인 알갱이들(single domain grains) 표면에 존재하는 고도의 정전기력 때문에 발생한다. 114 한러과학기술협력센터

133 분석, 무기, 물리 화학 응용분야 BaTiO 3 SrTiO 3 PbTiO 3 SEM 분말입자들의 모습 전자공학분야 부품, 차세대 커패시터, 박막 배리스터(thin film varistors), 광자학의 능동 및 수동 부품(active and passive elements of photonics). Vladimir T. Kalinnikov, 화학박사. 전화 : (81555) office@chemy.kolasc.net.ru. Efroim P. Lokshin. (주) 특수세라믹과학기술센터 «바코르» 주소 : , Moscow Region, Shcherbinka city, street Yuznaya. 17 전화 : (495) 팩스 : (495) bakor@ntcbakor.ru 포어크기 조절이 가능한 세라믹 막코팅 여과 부품 다공성 나노구조를 갖고 선택적 원소흡수성을 띠는 코팅, 그리고 폴리메탈 농축물 (polymetallic concentrates)의 펄프여과에 이용할 수 있는 세라믹 파이필터 부품들(Ceramic pie filter elements)이 제조되었다. 필터에 코팅을 입히면 고도의 농축물 탈수를 보장하면서 효율성은 다른 제품들에 비해 1.5~2배가 된다. 전기에너지 소비도 기존 필터들보다 10~15 배 줄어든다. 115

134 러시아 화학기술 현황 주요특징들 개기공률(open porosity), % 포어직경, µ 1 10 최대압축강도, MPa, 이상 30,0 굽힘강도, kn, 이상 19,0 산성저항률, %, 이상 97,0 염기성저항률, %, 이상 92,0 AI 2 O 3, %, 이상 90,0 나노구조 멤브레인을 가진 세라믹 카트리지 필터 부품 현재 습식제련(hydrometallurgical production)용 캔들여과장치(candle filter systems)에 이용 할 수 있는 부품들이 생산되고 있다. 나노구조 막 코팅 덕분에 포어크기를 조절할 수 있으며, 포어간 크기 차이 도 적게 만들 수 있다. 이렇게 하면 고체와 액체성분들을 위한 포어크기선택 가능성이 100%가 된다. 주요특징들 개기공률,% 포어직경, µ 최대 압축강도, MPa, 32,0 산성저항률,%, 97,0 염기성 저항률, %, 90,0 구리와 니켈, 코발트를 100% 추출할 수 있다. 동종의 해외제품들 중 최고성능은 98%이다. 응용분야 전기분해에 앞서 구리와 니켈, 코발트 전해질 용액을 정제 산업시설에서 나오는 냉각수 및 폐수의 정화 116 한러과학기술협력센터

135 분석, 무기, 물리 화학 산 및 알칼리의 정화 고체에어로졸의 고온가스 정화 가스정화시스템을 위한 세라믹 여과 부품 가스를 미세정화 하기 위해 나노분산 바인더(nanodispersed binders)로 만 든 새로운 세라믹 필터 부품. 주요특징들 개기공률, % 겉보기 밀도, g/cm 3 0,3 2,3 압력강하(가스속도 3 CM/C, T=20 ), Pa, 250 가스분진제거 효율성, % 99,5 99,9 가장 침투력이 강한 입자들의 크기, µ 0,5 이상 화학성분, % : AI 2 O 3, SiO , 5 50 필터 하나의 면적, m 2 0,18 사용온도,, 1000 주된 장점 최대 작업온도는 1000 높은 화학적 내성과 수분저항, 고도의 강도(high chemical resistance, moisture resistance, strength) 낮은 저항(low resistance) Boris L. Krasny(사장) 전화 : (495) bakor@ntcbakor.ru. 117

136 러시아 화학기술 현황 분석화학 러시아과학아카데미 분석화학 과학이사회 회장 겸 모스크바국립대학교 화학부 분석학과 학과 장인 Yu.A. 졸로토프 박사는 다음과 같이 말했다. 러시아의 분석화학에서 활동하는 사람들을 두 부류로 나눌 수 있는데, 하나는 기초과학연구소들과 해당산업분야연구소들, 그리고 대학연구소 들에서 활동하는 소수의 과학연구원들이고, 다른 하나는 구체적 분석작업을 수행하는 다수의 분 석인력이다. 과학연구원들은 각자가 해당 전문분야에서 맡은 바 임무를 수행하는데, 예를 들어 기기와 장비들이 갖춰진 실험실에서 연구활동을 하기도 하고, 정보지원시스템 또는 시약 또는 표준품질(standard sample), 인력양성, 그리고 연구총괄관리 분야에서 업무를 수행하기도 한다. 과거 러시아의 분석화학은 기초와 응용분야에서 상당한 성과를 이룩했었다. 현재는 첨단장비 부족과 인력문제(연령대가 낮아지고 있음)가 있기는 하지만, 그래도 여전히 뛰어난 과학기술인 력과 높은 잠재력을 보유하고 있다. 러시아에는 해당분야에서 세계적으로 그 실력을 인정받는 일류 연구실들도 있고, 또 최첨단기 기들을 갖춘 현대식 연구실들도 있다. 그러나 무엇보다 중요한 것은 분석화학에 종사하는 러시 아 과학자들의 수준이 아주 높다는 데 있다. 실제로 러시아에는 분석화학분야 세계적 권위자들 뿐 아니라 세계적 학술지와 분석기계 등이 있다. 그리고 학술대회와 세미나들이 자주 열리고 있 으며, 분석에 대한 수요와 주문도 지속적으로 증가하고 있다. 이 덕분에 분석화학이 자동화와 수 학화 분야에서 크게 발전하고 있고, 또 원거리, 비파괴, 로컬 분석(remote, non destructive, the local analysis)의 과제 해결이 나날이 발전하고 있다. 소형기기들이 속속 개발되고 있으며, 화학 센서들이 생산되고 있고, 새로운 분석기술들이 등장하고 초분자화학이 발달하고 있다. 세계적으 로 유명한 이 분야 러시아 전문가들은 A.I. Konovalov(Kazan), A.Y. Tsivadze, M.V. Alfimov, B.F. Myasoedov(Moscow), Yuri D. Tsvetkov, V.V. Vlasov, V.P. Fedin(Novosibirsk) 등이다. 러시아가 분석화학에서 가장 중요시하는 분야는 화학센서이고 이를 위한 집중적인 과학연구 가 이루어지고 있다. 실제로 센서용 신소재의 등장, 다중센서시스템인 «전자혀»와 «전자코»의 발달, 이온농도 검사한도를 크게 감소시킬 수 있는 작업, 센서기능메커니즘 설명을 위한 새로운 이론적 접근 등과 관련해 이 분야가 눈에 띄게 발달하고 있다. 그리고 이와 관련한 러시아 학위 논문들도 수도권을 넘어 지리적으로 크게 확장되고 있다. 118 한러과학기술협력센터

137 분석, 무기, 물리 화학 센서분야와 함께 러시아가 세계적으로 인정받는 화학분야는 엑스선 스펙트럼 분석(x ray spectral analysis)이다. 엑스선 스펙트럼 분석과 관련된 일련의 연구방향들은 러시아 화학자들 의 연구논문으로부터 시작되었다. 그러나 최근 몇 년 동안 러시아 학자들의 국제학술지 게재 논문 수가 감소됨으로써, 이 분야에서 러시아 과학자들의 영향력이 감소되었다(한편 국내학술 지에서는 그 수가 줄지 않았다). 엑스선 스펙트럼 분석에서 가장 큰 성과를 이룬 분야는 1) 엑스선형광분석과 전자탐침분석의 분석신호형성이론, 2) 수학적 모델링, 3) 새로운 진단방법 개발 등이다. 한편, 현재 러시아 과학 자들이 우선과제로 생각하는 것들은 1. 원소들의 존재형태를 확인하는 데 방사 엑스선 스펙트 럼(emission X ray spectra)을 응용하는 것과 2. 산업용 특수 분석장치를 개발하고, 3. 분석기기 들을 위한 소프트웨어를 개발하는 것 등이다. 몇몇 러시아 장비생산업체들은 상대적으로 가격 이 저렴하면서 동시에 성능은 뛰어난 기기들을 판매하고 있다(NGO "Spectron" and "Scientific equipment", Institute of X ray optics 등이다). 전문가들은 러시아 과학자들의 영향력이 큰 분야들로 다음을 꼽고 있다. 외부전반사(total external reflection) 광학모세관을 이용한 엑스선스펙트럼분석법과 엑스 선회절분석법(X ray diffractometry) 고체 속에 든 원소들의 존재형태를 밝히기 위한 엑스선스펙트럼 분석법. 엑스선스펙트럼 분석과 엑스선회절분석법을 위한 분석기계개발. 러시아의 분석장치 및 소프트웨어 개발경향은 세계적 추세와 일치한다. 그 중 특히 러시아가 뛰어난 부분은 다음과 같다. 엑스선형광분석 및 전자탐침분석용 분석신호형성(formation of analytical signal)에 대한 정 량적 모델(quantitative models)/ 결정회절분광계(crystal diffraction spectrometers)/ 엑스선 회절법/ 광학모세관장치 개발. 새로운 엑스선스펙트럼분석 및 엑스선회절분석 기술 개발. 외부전반사 엑스선형광분석법과 국부경질엑스선빔방사(local hard X radiation with a focused beam). 전자탐침 마이크로분석장치 개발, 엑스선광학모세관 및 이를 이용한 장치(M.A. Kumakhov 모스크바). 분석대상의 확대 119

138 러시아 화학기술 현황 전자탐침 마이크로분석 분석신호형성에 대한 정량적 이론(quantitative theory of the formation of analytical signal), 임의로 조성한 물질들의 교정기능구축을 위한 전산방법(computational methods for constructing the calibration function for objects of arbitrary composition), 전자탐침 마이크로분석과 관련한 이론적 문제들. 방사엑스선스펙트럼을 이용해 고체와 액체 속에 든 원소들의 존재형태를 결정. 차세대 소프트웨어 엑스선스펙트럼정량분석(quantitative x ray spectral analysis) 기술을 단순화 시켜주는 실험실 정보시스템 및 «가상기계» 시스템. 실험실 밖에서 분석작업을 수행할 수 있는 소형 이동식 엑스선스펙트럼분석장치, 구체적 분석작업 과제를 자동으로 수행해주는 기계장치 엑스선스펙트럼정량분석 기술의 개선(검출한도의 감소, 정밀도 강화, 시간단축, 표준샘플종 합세트 제작) 엑스선스펙트럼분석법을 이용한 식별분석(identification analysis)의 과학적 기초 구축 분석신호, 즉 싱크로트론 방사를 위한 새로운 자극 소스 러시아에서 분석화학분야에 종사하는 연구소들과 과학센터들, 대학들은 대략 40여 곳이 넘는다. 이제 다음에서 주요 연구소들과 거기서 수행되는 연구사업들을 통해 러시아 분석화학 수준을 살펴보기로 한다. 120 한러과학기술협력센터

139 분석, 무기, 물리 화학 M.V. 로모노소프 모스크바국립대학교 분석화학학과 주소 : , Moscow, GSP-1, Leninskie Gory, 1, p. 3 전화 : (495) 팩스 : (495) lunin@direction.chem.msu.ru 흡착농축을 위한 역학적 방법들과 금속분석을 위한 플로스루 방법 흐름(flow) 속에서 원소들을 농축시킬 수 있는 효율적인 흡착제선택에 필요한 이론적 기초들 이 마련되었다. 이는 흡착역학의 결정론적 모델(deterministic models of sorption dynamics)에 기초해 만들어졌고, 이를 통해 발견된 규칙성들을 이용해 원소들의 역학적 농축 시스템의 효율 성을 정확하게 비교할 수 있게 되었다. 폴리스티렌과 셀룰로오스, 폴리염화비닐을 재료로 하여 역학적 조건에서 금속들을 농축시킬 수 있는 고효율의 흡착제들을 개발하였다. 예를 들어, Ag, Al, Bi, Cd, Co, Cr(III, VI), Cu, Fe(II, III), Hg(II), In, Mn(II), Ni, Pb, Se(IV), Te(IV), Tl(III), Zn, 희토류금속, 귀금속 등을 다양한 물질들 속에서 찾아낼 수 있는, 또 역학적 흡착농축화 단계를 포함하는 종합적인 방법들이 개발되었다. 용액 속에 든 금속들을 확인하기 위한 흡착샘플의 준비, 그리고 플로스루 흡착분광 분석(flow through sorption spectroscopic determination)에 필요한 자동화 장비도 개발되었다. 물 속에 든 다중고리 방향족 탄화수소(polycyclic aromatic hydrocarbons)와 페놀을 검출하기 위한 플로스루 흡착 액상 크로마토그래피 기술(flow through sorption liquid chromatographic methods)도 개발되었다. 흡착 및 탈착, 그리고 농축부분을 검출기로 운반하는 작업(delivery area concentrate on the detector) 등을 포함한 전체 분석 단계에서 미세성분들의 움직임과 반응을 설명해주는 모델이 구축되었다. 플로스루 흡착 크로마토그래피 시스템에서 옥타데실실리카겔(octadecylsilicagel) 수용액 속에 든 다중고리 방향족 탄화수소들을 농축화시킬 수 있는 조건들이 결정되었다. 121

140 러시아 화학기술 현황 15밀리리터 물 속에 든 화합물들의 농축화를 분광검출기로 검사할 경우 다중고리 방향족 탄 화수소의 검출한계(detection limits)는 1~19ng/l가 된다. 플로스루 흡착 및 고성능 액체크로마토그래피(HPLC)를 결합한 종합기술이 개발되었다. 이는 물 속에서 페놀을 검출해내는 기술로 N vinyl 2 pyrrolidone으로 화학변형 시킨 흡착제 "Strata X(폴리스티렌)"를 이용한다. 10밀리리터 물에 농축된 페놀을 검출할 수 있는 능력은 0,3~2µ/l 로 확인되었다. Gregory I. Tsizin, 화학박사 농축화연구실 전화 : (495) tsisin@analyt.chem.msu.ru. 사라토프국립공대 주소 : , Saratov, ul. Polytechnicheskaya 77 전화 : (8452) 팩스 : (8452) rectorat@sstu.ru 다성분 가스혼합물 조성 분석 다성분 가스혼합물 조성을 분석하기 위한 방법과 장치들이 개발되었는데, 아주 소량의 농도 에도 반응할 만큼 성능이 뛰어나다. 이 가스분석장치는 1) 가열부품이 들어있는 유전체기판(dielectric substrate)을 가진 다중전극 센서(multi electrode sensor), 2) 가스에 민감한 층들의 가장자리에 위치한 스트립 전극들(strip electrodes), 그리고 3) 그 사이에 들어있는 하나의 측정전극을 포함한다. 이 장치는 또 아주 소량의 가스혼합물들을 감지할 수 있는 능력이 있고, 마이크로일렉트로닉 122 한러과학기술협력센터

141 분석, 무기, 물리 화학 스의 그룹테크놀로지(group technology) 덕분에 금속산화물 층들로 이루어진 센서장치들을 형 성할 수 있는데, 이때 전극 또는 전극소재들의 영향은 최소가 된다. 또 이 장치는 규모가 작고, 에너지도 적게 소비한다. 감지요소로 산화나노섬유를 이용하면 가스환원제(gas reducing agents)를 최소 1ppm 농도부 터 감지할 수 있게 된다. Victor V. Sysoev, 화학박사 전화 : (8452) vsysoev@sstu.ru 상트페테르부르그국립대학교 화학부 주소 :198504, St. Petersburg, Petrodvorets, University Avenue, 26 전화 : (812) dean@chem.spbu.ru «전자 혀» 유형의 센서시스템 고체화학센서들의 매개변수들과 고체막들(나노박막과 벌크샘플)의 물리화학적 속성 사이에 존재하는 상관관계를 연구하였다. 그리고 이렇게 얻은 기초연구 결과들을 러시아 최초로 신형 화학센서 개발에 이용하였는데, 다시 말해 마이크로전자공학 이온선택적 전계효과 트랜지스터 (Microelectronic ionselective field effect transistors)와 유리 칼코겐화합물(chalcogenide glass) 개발에 이용하였다. 또 발견된 규칙성 덕분에 '선택능력이 저조한 센서들'을 수학적 샘플확인 방법을 가진 액체매 질분석장치에 이용할 수 있게 되었다. 핵연료폐기물을 처리할 때, 고활성 용액들 속에 든 희토류원소 농도를 밝히기 위해 «전자 혀» 센 123

142 러시아 화학기술 현황 서시스템을 응용할 수 있는 방법들이 개발되었다. «전자 혀»는 이 외에도 기술분야와 환경문제, 식 료품의 품질 분류와 검사, 용액 속 이온농도검사 같은 다양한 과제들을 해결할 때 이용할 수 있다. 독일과 스페인, 덴마크, 프랑스, 이태리 등과 협력하고 있다. Yuri G. Vlasov, 화학박사 방사화학과 학과장 전화 : (812) sensor2000@vk5346.spb.edu. V.I. 베르낫스키 지구화학 및 분석화학 연구소 주소 : , Moscow, Kasygina. 19 전화 : +7 (499) 팩스 : +7 (495) geokhi.ras@relcom.ru 고효율의 크로마토그래프법 시뮬레이션 흡착과 이온교환 동역학(kinetics)을 설명하는 이론적 접근방법들이 발전하였고, 새로운 효과들이 예견되었으며, 고효율 크로마토그래프법의 시뮬레이션을 위한 컴퓨터 프로그램들이 개발되었다. 흡착 및 이온교환 프로세스의 수학적 모델이 개발되었는데, 이는 크로마토그래피 실험에서 정체불명 물질들의 행동을 예측하기 위한 것이고, 또 복합물질들의 분리를 최적화 하고, 그 성 분을 확인하기 위한 것이다. 분자간 상호작용을 설명하는 이론적 접근방법도 발전하였는데, 이는 아무런 실험자료가 없는 상태에서 복잡한 탄화수소분자들(complex molecules of hydrocarbon)의 흡착평형 매개변수를 선험적으로 계산하기(a priori calculation) 위한 것이다. 분자들의 매개변수를 계산하고, 또 임의로 정한 온도모드에서 이 분자들을 고성능 기체크로 마토그래피에 잡아둘 수 있는 MOLCHROM과 INKOVERTI 같은 프로그램들도 개발되었다. 124 한러과학기술협력센터

143 분석, 무기, 물리 화학 이온크로마토그래피의 구배모드들을 설명할 수 있는 크로마토그래피 시스템의 역학 지도 (dynamic map)가 현대화되었고, 또 IONCHROM 프로그램에 이용된 수학적 모델이 개발되었다. Ruslan H. Khamizov, 화학박사 흡착방법연구실 대표 전화 : (499) khamiz@geokhi.ru. 석유에서 무기질 미세불순물들을 농축화 시키는 방법 액체크로마토그래피를 자유정지상(free stationary phase)과 함께 이용할 수 있는 원유조성 연 구기술이 크게 발달하였다. 이를 이용하면 천연탄화수소들에서 무기질 미세불순물들을 소량의 산성용액으로 추출할 수 있는데, 이 산성용액은 정지상(stationary phase)으로 회전하는 나선형 원통(rotating helical column) 속에 갇히게 된다. 그리고 무기질 미세불순물들을 농축화 시킬 수 있는 신기술이 개발되었는데, 이 기술을 이용 하면 불순물들의 초흔적 농도(ultratrace concentrations)를 파악할 수 있고, 이 덕분에 원유의 원 산지도 알고, 이를 위한 최적의 정유방법도 선택할 수 있게 된다. 천연탄화수소와 산성용액의 이상시스템(two phase systems)을 회전하는 나선형 원통에 구속 (restrain)하는 것은 '탄화수소들의 물리화학적 속성, 장치의 유체역학 및 구조적 매개변수들'에 의해 결정된다. 회전하는 나선형 원통을 이용하면 연구대상인 천연가스를 다양한 양으로 퍼낼 때 불순물 함유량에 따라 무기질 미세불순물들을 다양한 산성용액으로 최대 10밀리리터까지(즉, 소량) 농축시 킬 수 있다. 분석작업은 유도 결합된 플라즈마와 질량분석법으로 수행된다. 서부시베리아 유전에서 퍼낸 석유 분석과정에서 금속들의 미세불순물질 농축화를 위한 최적의 조건들이 결정되었다. Boris Y. Spivakov, 화학박사. 농축화 연구실 대표 전화 : (495) Е-mail : concentr@glas.apc.org. 125

144 러시아 화학기술 현황 러시아과학아카데미 시베리아분원 G.K. 보레스코프 촉매연구소 주소 : , Novosibirsk, pr. Lavrentyeva 5 전화 : +7(383) 팩스 : +7(383) www@catalysis.ru, bic@catalysis.ru 차등용해의 화학량론적 그래프법 차등용해의 화학량론적 그래프법(Stoichiometric graphical method for differential dissolution), 그리고 고체상 혼합물 분리 인자들의 역할이 연구되었다. 용해의 동적 모드 덕분에 고체물질의 화학적 조성에 대한 정보를 얻을 수 있는데, 이는 용해 반응이 용해되는 입자들의 표면에서 중심으로 이동할 때 각 원소쌍들 사이의 화학량론적 비율 이 끊임없이 기록되기 때문이다. 이는 이기종 고체촉매들(solid heterogeneous catalysts)의 조성 과 그 구조, 속성 등을 연구할 때 아주 중요한 정보와 자료가 된다. 기능성 소재들을 차등분석(differential dissolution)함으로써 이론적으로 내린 결론과 예상이 맞다는 사실이 확인되었고, 또 동일한 샘플들을 물리구조적 방법으로 연구하는 것은 효과가 없 다는 것도 확인되었다. Vladimir V. Malakhov, 화학박사. 분석연구실 전화 : (3832) malakhov@catalysis.nsk.su. 126 한러과학기술협력센터

145 분석, 무기, 물리 화학 러시아과학아카데미 G.G. 데뱌티흐 고순도물질화학연구소 주소 : , Nizhny Novgorod, GSP-75, str. Tropinin, 49 전화 : (831) 팩스 : (831) lazo@ihps.nnov.ru, office@ihps.nnov.ru 고체물질 속 가스형성 불순물들의 분석 탠덤 레이저 질량 리플렉트론(tandem laser mass reflectron) 장치에서 고순도 고체 물질들에 함유된 가스형성 불순물들을 확인하였다. 여기에는 물질들의 표면정화기술, 펄스 레이저 방사를 이용한 증발기술과 이온화 기술 등이 다양하게 이용되고 있다. 그리고 질량스펙트럼 분리기술(mass spectral separation), 기본물질 및 불순물 검출기술, 분석정보 축적기술 등도 포함되어 있다. 표면정화는 샘플의 전력밀도가 W/cm 2 인 펄스 레이저 방사로 하였고, 증발과 이 온화는 100~1000 ms 의 이차 펄스 레이저 방사(second laser pulses)로 수행하였는데 그 전력밀 도는 W/cm 2 이었다. 질량스펙트럼분리 작업을 수행한 후 추가적으로 전기장을 이용해 기본물질과 불순물들을 분 리시킨 뒤, 다시 질량스펙트럼 분리기술을 이용해 전기장을 통과한 이온들을 분리시킨다. 이 방법의 특징은 mass % 범위에서 분석대상물질의 함유량과 분석신호가 선형의존 성을 갖는다는 데 있다. 실리콘과 칼코게나이드 유리, 금속들을 위한 산소와 탄소( mass. %), 수소( mass. %)의 검출한계가 확인되었다. 그리고 표준알루미늄샘플에서 중수소로 확인된 수소의 검 출한계는 mass. %이다. Igor D. Kovalev, 화학박사. 고순도 물질의 물리적 분석방법 연구실 대표 전화 : (831) kov@ihps.nnov.ru. 127

146 러시아 화학기술 현황 러시아과학아카데미 시베리아분원 A.V. 니콜라예프 무기화학연구소 주소 : , Novosibirsk city, prosp. Akad. Lavrenteva, 3 전화 : (383) 팩스 : (383) niic@niic.nsc.ru 귀금속을 함유하는 지구화학적 물체들 분석을 위한 샘플준비기술 귀금속을 함유하고 있는 광석과 지구화학적 물체, 기술적 물체들을 균질화 시킬 수 있는 샘플 준비(sample preparation) 기술이 도입되었다. 지구화학적 물체들을 준비하고 균질화 시키는 실 험실 장비들도 산업전선에서 이미 이용 중이다. 기계적 활성화(mechanical activation)를 이용해 러시아국가표준(GOST)을 만족시키는 광석들 과 기술적 물체들을 만들 수 있었다. 기계적 활성화를 이용한 균질화 기술 덕분에 입자들의 크 기분포가 급격히 변화하였는데, 즉 2~12µ 크기의 입자들이 대부분을 차지하게(95~98%) 되었 다. 이는 다른 연삭공정으로는 도달할 수 없는 아주 놀라운 성과이다. 샘플연삭은 고도의 반응성을 보장해준다. 샘플의 균질화 정도는 표준기준에 합당하거나 오히려 기준보다 더 뛰어난 수준을 보인다. 블랙 셰일(black shales) 실험을 통해 최초로 성과를 얻었다. 전압전류법과 적정법 결합에 기초한 전기화학적 분석 새로운 전기화학적 분석은 전압전류법(voltammetry)과 적정법(titration)을 결합한 것이다. 이 신기술을 이용하면 최대 M 용액에서 음이온과 양이온의 농도를 확인할 수 있고, 오차 가 능성은 5% 미만이다. 이 기술은 다음 반응들에서 그 성능이 확인되었다. 생체액에서 티올과 디설파이드 유기화합물을, 그리고 자연수와 식수에서 황화물의 황 (sulfide sulfur)을, 그리고 비스무트 게르마늄산(bismuth germanate)에서 염화이온(chloride ions)을 검출할 때 일어나는 침전반응 물과 생물학적 액체에서 칼슘과 마그네슘을 검출할 때 일어나는 착물화반응 128 한러과학기술협력센터

147 분석, 무기, 물리 화학 안정성이 낮은 용액들의 표준화 과정에서 생기는 산화환원 반응 전압전류법과 적정법을 같이 사용하면, 작업전극 표면에서 일어나는 전기화학적 프로세스 및 용액 속 화학반응들의 메커니즘과 운동역학을 동시에 분석할 수 있다. Anatolii I. Saprykin, 공학박사 분석연구실 대표 전화 : (383) saprykin@niic.nsc.ru 초고속 분석을 위한 가스흡착 다중모세관 크로마토그래피 컬럼 새로운 컬럼들(columns)이 개발되었는데, 이 덕분에 С1~С4 경탄화수소 혼합물들을 5~15초 사이에 분석할 수 있게 되었다. 효율성은 theoretical plates/m이다. 그리고 이 컬럼들의 크로마토그래피 속성들도 연구되었다. 기술경제적 특성 컬럼들의 효율성은 12000~15000 theor. plates/m이다. 컬럽 내 압력차가 작다(0,5 1,5 atm. excess). 길이가 22cm와 66cm인 다중모세관 컬럼들, C1 C4 탄화수소들의 분리 1 : 메탄 2 : 에탄 3 : 에틸렌 4 : 프로판 5 : 아세틸렌 6 : 프로필렌 7 : 이소부탄 8 : 부탄 9 : 트랜스 부텐 10 : 이소부텐 11 : 부텐 1 12 : 시스부텐(cis butene) 고속분석을 위한 장치의 일부로 이용된다. 129

148 러시아 화학기술 현황 V.N. Sidelnikov, 화학박사 전화 : (383) vlad@catalysis.ru. 러시아과학아카데미 N.S. 쿠르나코프 일반 및 무기화학 연구소 주소 : , GSP-1 Moscow V-71, Leninsky pr. 31 전화 : (495) , 팩스 : (495) zvega@igic.ras.ru 액체 액체 크로마토그래피를 위한 새로운 추출 크로마토그래피 기술들과 기기들 변동순환 액체크로마토그래피(Fluctuating cyclic performance liquid chromatography) 용리제(eluent)를 펄스공급하고 자유정지상을 가진 변동순환 액체크로마토그래피 기술이 개 발되고, 이에 필요한 장치들이 제작되었다. 이 기술은 혼합물 성분들을 수차례에 걸쳐 경단계와 중단계(light and heavy phases) 사이에 서 분포하도록 만드는 것으로 이는 코일튜브(3) 형태로 연결된 통들(chambers)에서 정기적으로 속도를 달리하면서 연속적으로 움직이게 만든다. 이 장치를 통해서 이산모드(discrete mode)로 단계들(phases) 중 하나를 펌핑하고, 셀들(sections)(2)로 이루어진 각 통들(chamber)의 높이에 맞춰(1) 펌핑한 단계(phase)를 각 회분(batches)으로 나누어서 공급한다. 그리고 수차례에 걸쳐 일정간격으로 혼합시킨 뒤 단계들을 중력분리한다(gravitational separation). 이때 단계 중 하나 를 각 회분으로 나누어 정기적으로 한 컬럼의 끝점에서 다음 컬럼의 시작 섹션까지 운반한다. 장치는 코일튜브 형태로 연결된 일련의 체임버들과 펄서, 밸브 등으로 구성되어 있는데, 통, 즉 체임버들은 기둥형태를 띤다. 130 한러과학기술협력센터

149 분석, 무기, 물리 화학 이 기술은 분석화학에서 샘플준비에 이용될 수 있고, 또 생산분야에서는 액체혼합물 분리에 이용할 수 있다. 장치는 아주 단순하다. 논 문 A.E. Kostanian, AA Voshkin. 변동순환 액체 액체 크로마토그래피// Chemical technology N 11. P A.E. Kostanian, AA Voshkin, N.V. Kodin // Chemical technology С. 297 Kostanyan A.E., Voshkin A.A., Kodin N.V. // Book of Abstracts 6th International Symposium on CCC 2010(July 28 30, 2010, Villeurbanne, France) P. 104 Kostanian A.E., Voshkin A.A., Kholkin A.I., Belova V.V. 혼합성분들을 추출 분리하기 위한 변동순환법과 그 장치. 특허 RF ( ) A.E. Kostanian, AA Voshkin, N.V. Kodin. 변동순환 추출장치(Fluctuating cyclical extraction device). 발명특허 출원 /05( ). 131

150 러시아 화학기술 현황 Artak E. Kostanian, 공학박사 귀금속 및 비철금속 화학 연구실 л 전화 : (495) kost@igic.ras.ru 러시아과학아카데미 A.N. 프룸킨 물리화학 및 전기화학 연구소 주소 : , Moscow GSP-1, Leninsky pr. 31 전화 : (495) , 팩스 : (495) tsiv@phyche.ac.ru 로켓연료 성분들에서 불순물을 검출하기 위한 물리화학적 방법 러시아국가표준(GOST) 인증을 받은 로켓연료성분분석기술은 현재 크게 향상된 활용요건들을 만족시키지 못한다. 그리고 첨단기기들을 이용할 수 있는 분석기술의 부재는 우주로켓산업 발전 에 저해가 된다. 그러므로 본연구소에서는 러시아 최초로 헵틸(heptyl)과 과산화수소(hydrogen peroxide), 나프틸(naphthyl) 속에 든 불순물들을 분석할 수 있는 새로운 방법들을 개발하였다. 이 덕분에 로켓연료 성분들의 질을 통제할 수 있게 되었고, 앞으로 이 기술은 또 석유연료(등 유와 가솔린), 합성연료 등을 분석하는 데도 효율적으로 이용될 수 있을 것이다. 본연구소에서 개발한 다음과 같은 방법들이 국가인증을 받았고(Metrologically certified), 국 가계측기기장부(the State Register of measuring instruments)에 등록되었다. 고농도 과산화수소에서 미세불순물을 검출하는 방법. MI 인증서 242/ (2008); 비대칭 디메틸히드라진(unsymmetrical dimethylhydrazine) 속에 든 불순물들을 검출하는 방법. MI 인증서 42/ (2008); «나프틸» 연료의 그룹조성을 검사하는 방법 MV 인증서 242/ 한러과학기술협력센터

151 분석, 무기, 물리 화학 Alexey K. Buriak, 화학박사 크로마토크래피와 가스크로마토그래피-질량분광법을 위한 물리화학적 기초 전화 : (495) , AKBuryak@ipc.rssi.ru. 특정 흡착유도변형 효과에 기초한 가스 및 액체 혼합물 분석법 새로운 가스와 액체 센서들이 개발되었는데, 그 작동원칙은 다음과 같다. 고압을 포함해 분석 매질들에서 직접 혼합물을 분자체로 분리시킬 때(molecular sieve separation) 일어나는 흡착변 형(adsorption deformation)을 감지해서 기록하는 것이다. 가스혼합물 성분들의 농도를 감지하는 실험실용 흡착센서들이 개발되었는데, 그 특징은 고압 에 상관 없이 샘플을 따로 채취하지 않고, 분석대상 매질에서 직접 혼합물 성분들을 분석하고 검출할 수 있다는 데 있다. 응용분야 의료 : 인체에서 배출되는 공기와 소변으로 인간의 생명활동시스템과 호흡기관의 질병 여부를 진단 생태학 : 인간의 주변환경(공기와 물) 상태를 모니터링 가스산업 : 운반 과정에서 천연가스의 상태를 관리 화학산업과 석유화학산업 : 제품 자체 내에서 가스와 액체 성분들을 컨트롤 이 기술은 러시아 특허를 취득하였다(RF ( )). 해외에 유사 기술이 있는 지 여부는 알려지지 않음. Anatoly A. Fomkin, 화학박사 평형흡착연구실 대표 전화 : (495) fomkinaa@mail.ru. 133

152 러시아 화학기술 현황 러시아과학아카데미 A.V. 톱치예프 석유화학합성연구소 주소 : , Moscow, Leninsky pr. 29 전화 : (495) 팩스 : (495) tips@ips.ac.ru 새로운 박막크로마토그래피 성능을 개선해 현존하는 박막 크로마토그래피 기술의 단점들을 보완한 새로운 박막 크로마토 그래피(thin layer chromatography, TLC) 기술이 개발되었다. 특징 기술 TLC 기술을 이용해 혼합물 성분들을 분리하면서, 지속적으로 농도계측 비디오로 녹화. 아주 복잡한 혼합물 분리에 이용할 수 있는 3차원과 4차원 크로마토그래피 효율이 높아진 순환 크로마토그래피(Circular chromatography) 폐쇄흡착층을 가진 TLC 플레이트 «뚜껑»과 접시흡착층(adsorption layer of the plate) 사이의 간격이 극소가 된 단순한 S 카메라. 특성 크로마토그래피 프로세스가 진행되는 동안 분리에 대한 컨트롤 지속이 가능하다. 분석시간은 감축된다. n차원의 고효율의 신기술로 해상도와 선택성이 강화됨. 분리를 위해 몇 개의 선택성 페르미 표면(Fermi surface)을 이용한다. 고효율의 순환적 TLC는 표준사각접시에 담긴 분석샘플과 이동상의 공급점에서 차별된다. 가스상이 크로마토그래피에 미치던 부정적 영향이 없어졌고, 플레이트 냉각단계가 없어져 자연히 분석시간이 절약된다. 분석시간이 감소되고, 분리의 효율성은 증대된다. 이 기술을 이용하면 속도와 효율성, 선택성 등 박막 크로마토그래피의 주된 분석기능들을 향 상시킬 수 있다. Alexander A. Kurganov, 화학박사. 크로마토그래피 연구실 대표 전화 : (495) kurganov@ips.ac.ru Victor G. Beryozkin, 화학박사. 전화 : (495) berezkin@ips.ac.ru. 134 한러과학기술협력센터

153 분석, 무기, 물리 화학 러시아과학아카데미 우랄분원 물리기술연구소 주소 : , Ijhevsk, ul. Kirov, 130 전화 : (3412) fti@fti.udm.ru 고분자복합재료 표면의 국부 및 물리화학적 구조를 나노수준으로 진단하는 방법론 엑스선광전자분광법(X ray photoelectron spectroscopy methods), 화학 힘 현미경(chemical force microscopy), 선택적 화학반응들을 통합하고, 일련의 독창적 기술들을 이용하는 새로운 방법들이 개발되었다. 이 방법들에는 다음과 같은 것들이 포함된다. 다양한 가스들의 저온 플라즈마(low temperature plasma of various gases)에서 탐침표면을 변형시키는 기술. 이를 통해 탐침들의 형태를 다양하게 만들고, 분석소재에 대한 결합력을 조절하고, 바늘에 기능성 코팅을 입힐 수 있다. 탐침의 포지셔닝 장치(positioning device of probe)인 특수부품들(Solver P4 SPM MDT 및 Solver P47)을 이용하여AFM 현미경의 효과적 스캔 영역을 증대시킬 수 있다. AFM 현미경 측정을 위한 매질을 조절. 특수 가스 액체 셀을 이용하여 환경과 조건을 컨트 롤하면서 다양한 매질들에서 AFM 분석을 할 수 있다. 나노입자 고정화 준비기술. AFM 기술로 나노입자들의 크기와 형태를 분석하고자 할 때, 자외선을 방사하여 나노입자들을 처리해서 계면활성코팅을 입힌 기판에 고정시킨다. 고분자복합재료 계면층들의 실험적 시뮬레이션 방법. 이는 엑스선광전자분광법(XPS)을 이 용할 때 엑스선이 투과할 수 있는 고분자박막을 충전입자들(filler particles)에 입혀 실현할 수 있다. 이 방법들을 이용해 고분자들 표면의 로컬물리구조(local physical structure)에 대한 정보, 그 리고 표면의 로컬화학구조에 대한 정보(화학원소조성, 표면 원자들간의 화학적 결합형태, 특정 기능그룹의 존재여부와 공간적 위치) 등을 얻을 수 있다. 135

154 러시아 화학기술 현황 이 방법을 이용해 일련의 고분자복합재료의 로컬 물리화학적 표면구조에 대한 자료를 얻을 수 있었는데, 이때 공간해상도는 20nm이었다. 재료들이 갖는 로컬 물리화학적 구조와 속성과의 관계가 확인되었고, 고분자복합재료 형성 모델이 개발되었다. Sergey G. Bystrov, 공학박사 전화 : (3412) bystrov@udm.net. 러시아과학아카데미 광화학센터 주소 : , Str. Novatorov, 7a, building 1 전화 : (495) alfimov@photonics.ru 광학 헤모칩 나노구조 기판표면에서 센서요소들의 2차원 매트릭 스(two dimensional matrix of sensor elements)를 만 들었다. 각 센서요소는 변형된 일정한 유형의 나노입 자들의 자기조립 결과 만들어지는데, 이 나노입자들은 선택적으로 휘발성 분석물질과 상호작용하며, 헤모칩 헤모칩. 네모 창에 든 분자 인디케이터 의 감지재료로 이용된다. 이 기술을 이용하면, 헤모칩 하나를 가지고 다양한 휘발성 화합물들을 검출할 수 있다. 이 덕분에 센서요소들의 수와 조성을 최적화 함으로써 구체적 물질이나 그 유형에 맞게 헤모칩의 성능을 맞출 수 있게 된다. 136 한러과학기술협력센터

155 분석, 무기, 물리 화학 다양한 가스혼합물에 대한 분자 인디케이터들의 반응 이 칩은 의료진단, 실내공기 컨트롤, 식품컨트롤, «스마트» 포장, 폭발물질 검출 등에 이용된다. 광학헤모칩의 특징 : 응답시간이 3~10초, 휴식시간은 5~10초, 검출한도는 500ppb(아세톤의 경우)이다. 이 헤모칩을 이용해 휘발성 유기화합물(톨루엔, 벤젠, 아세톤, 포름알데히드 등), 할 로겐화합물과 암모니아, 방향족 니트로화합물(TNT 등)을 검출할 수 있다. Vladimir P. Markelov, 공학박사 전화 : (495) markelov@photonics/ru/ (주) «코미타», 엑스선분석기술 연구실 주소 :197101, St. Petersburg, ul. Rentgena, 1 전화 : (812) x-art@comita.ru 엑스레이 형광발광 에너지분산 분광법 «X-ART M» «X ART M»은 고체, 액체, 분말의 조성을 확인할 때 이용할 수 있고, 마그네슘부터 우라늄에 이르기까지 공기 중에 함유된 원소들도 검 출할 수 있다. 이 장치는 라트비아 공화국의 «Bruker Baltic» 사와 함께 생산, 출시하고 있다. 적당한 원자번호를 가진 원소들(elements with moderate atomic number)에 대한 분석 감지도는 % 이상이다. 희토류까지 이르는 원소 137

156 러시아 화학기술 현황 들은 특정방사선 K 시리즈(K series characteristic radiation)에 따라 분석된다. 응용 : 나노결정 분말과 박막, 초이온 전도체(superionic conductors), 대체에너지 분야의 수소 저장용 소재, 나노재료와 전도성 고분자들을 이용한 에너지 저장 및 변환 시스템을 연구하고, 석유산업을 위한 촉매분석과 불순물검출에 이용할 수 있다. 특히 분석대상물의 안전이 중요할 때, 즉 고가의 미술작품 또는 보 석장식품, 도금과 다른 코팅 제품, 완성된 부품들의 품질을 분석할 때 이용할 수 있다. 이 분석장치에는 스펙트럼처리와 원소조성계산, 분광기 에뮬레이션 을 위한 소프트웨어 "X Art analyte"가 들어있다. «X ART M»의 장 점은 분석장치(analytical unit)를 넓은 공간에서 다양하게 회전시키고 또 이동시킬 수 있다는 데 있다. 이 덕분에 현재 시중에 나와있는 장 치들에 비해 훨씬 더 다양한 대상들을 분석할 수 있다는 장점을 갖는다. 주요 특성들 공기 중 검출이 가능한 원소들 Mg U 측정에너지범위, kev 분석영역크기, mm 0,75 10 방사소스 : 양극 RT의 재료 RT 전압조절한도, kv RT 전류조절 범위, ma 엑스선 방사 검출기 Mn Ka(5,89 kev) 라인에 따른 에너지 해상도 크기, 이상 Ag, Rh ,02 1,0 Si(Li) 160 ev Alexander S. Serebryakov, 수학물리학박사 과학연구 부장 alexs@comita.ru. 138 한러과학기술협력센터

157 02 유기, 폴리머, 바이오 화학 모스크바 2011 러시아 화학기술 현황

158 주관연구기관 : 한러과학기술협력센터, F&F Consulting Co 연구 책임자 : 임상현 박사(한러과학기술협력센터 센터장), 포킨 V.A. 박사(F&F Consulting Co) 참여 연구원 : 플라토노프 유리 부소장(F&F Consulting Co) 몰로트코프 리오니드 박사(F&F Consulting Co) 크라이노바 올가(F&F Consulting Co) 스미르노프 유리(F&F Consulting Co) 이기은(한러과학기술협력센터 연구원) 이명수(한러과학기술협력센터 연구원) 번역 : 정인순(아시아 아프리카대학 교수) 이은희(키에프국립대학 노문학 박사)

159 유기, 폴리머, 바이오 화학 유기 화학 년간 러시아 유기 화학 분야 주요 연구 성과들을 살펴 보면, 동 분야 연구가 화학 의 여타 분야들에서와 마찬가지로, 러시아 과학 아카데미 연구소들과 몇몇 국내 유명 대학교들 에서 이루어지고 있다는 것을 알 수 있다. 이런 이유로 유기화학에 대한 개괄적인 분석 부분도 주로 러시아 과학아카데미 화학 및 재료학 분과 유기 화학 과학 위원회의 보고 자료들을 사용 하여 작성되었다. 1권에서와 마찬가지로 개발자들의 응용 과학 성과에 주로 중점을 두었다. 이로 인해 어느 정도 특정 연구 방향을 정확히 유지할 수 있었고, 합리적인 수준에서 작업 분량을 제한할 수 있었다. 상당 수의 연구가 의료용 제제 합성 신 공법 개발과 관련이 있었다. 이런 관계로 실제로 동 보고 서의 3장 중 2장이 이 분야에 관한 것이다. 특히, 효능있는 항 결핵제 제조용, 피라졸린과 1.5 벤조 디아제핀의 폴리플루오르알킬 함유 하이드록시이미노 파생물의 보편적인 단일 반응로 합성법을 개 발했다. 중간에서(3.25 μg/ml) 높은(0.12 μg/ml) 수치까지의 항결핵 활성을 나타내는 여러 물질들이 발견되었다.(러시아 과학 아카데미 우랄 분원 포스톱스키 유기 합성 연구소, 학술회원 O.N. 추파힌). 가장 위험한 인간 질병들의 치료용 신세대 나노규모 제제들을 개발하고 의료 실상에 도입하기 위 해 С60 풀러렌과 다양한 생물학적 활성화합물 약리단(pharmacophore)의 결합을 실행했다.(러시아과 학아카데미 석유화학 및 촉매연구소, 러시아의학아카데미 제약학 연구소와 공동연구, 톰스크 시). 신경 돌기 성장, 신경 세포 이동 신호 분자이며, 위험한 질병인 말초 신경 장애와도 관련이 있는 천연 항원 구조 절편들 전체를 포함한 올리고당 HNK 1전체 시리즈의 입체 방향성 합성을 (stereo directed synthesis) 최초로 시행했다.(러시아 과학아카데미 젤린스키 유기화학 연구소, 함부르그 대학교 및 기센 대학교(독일), 마드리드 대학교(스페인), 위트레흐트 대학교(네덜란 드), 라트거 대학교(미국) 및 독일 암 연구 센터와 공동으로). 기억 장애 및 신경 퇴행 치료용 천연 신경 활성 단백질 유사물질 합성을 위해 간단한 인산 아미노 알킬화 과정을 제시했다(러시아 과학 아카데미 생리 활성 물질 연구소). 원소 유기 화합물 화학에서 흥미로운 성과들이 있다. 세계 최초로 탄소 탄소 인조 소재 상의 산화 보호 코팅 제조용으로 유망한, Al:Y 및 Al:Y:Si 141

160 러시아 화학기술 현황 몰 비율이 주어진, 수용성 세라믹 성형 유기이트륨 alumoxane 및 유기 이트륨 alumoxane실록 산 올리고머를 합성했고(국립 과학 센터 «국립 화학 및 원소 유기 화합물 기술 과학 연구소»), 염화 실란 생성을 유도하는 SiCl4+H2혼합물 열분해 중, 기체상 실리콘 CVD 증착 최적화를 위 해, 최초로 염화실란 SiHCl과 에틸렌 반응 속도 절대 상수를 측정하고 반응 활성화 매개 변 수를 계산해 내었다. 반응의 주요 방향은 2차 실란인 에틸염화실란 형성인 것으로 드러났다(러 시아 과학아카데미 젤린스키 유기 화학 연구소). 환경 보호를 위해 휘발성 유기 화합물 완전 산화 도포 백금 촉매제 효율 증대 공법을 개발했 다. (1) 백금 나노입자 크기 최적화; (2) 금속 담체와의 상호작용과 관련된 효과들을 사용했다. 이 어프로치들을 결합하여 촉매제의 작동 특성을 보존하면서도 귀금속 함량을 5 7배 감소시킬 수 있었다.(러시아 과학아카데미 시베리아 분원 보레스코프 촉매 연구소 및 러시아 과학아카데 미 젤린스키 유기화학 연구소) 에서 유기용매 내 이질산요소 금속염 분해에 의한 나노규격 금속 산화물 제조 공 법을 개발했다. 황산디메틸 내 이질산 요소 구리염의 예에서 상당히 오랜 동안 침전하지 않는 안정적인 산화 구리 나노입자 현탁액(II) 형성을 입증했다. 고해상도 전송 전자 현미경 데이터에 따르면 산화 구리 입자 크기는(ТЕМ) nm이다. 동 공법의 특징은 추가 정화가 필요하지 않 은 순도 높은 제품을 다량 생산할 수 있다는 것이다. 샘플을 유기화합물 연소 및 산화 촉매 제로 실험했다.(러시아 과학아카데미 시베리 아 분원 화학 에너지 기술문제 연구소). 망간 원자 리간드의 분자내 광 및 열 이성 질체화로 가역 광변색성 쌍을 형성하는 카르 바메이트, 아미드, 피리딜 n 도너 그룹별 복합체들을 합성했다. 이 결과에 따르면 동종 파생물 을 분자 스위치와 여기 상태 수명이 각기 다른 메모리 원자로 사용할 수 있다.(러시아 과학아카 데미 네스먀노프 원소 유기화합물 연구소). 잠재적 의료 제제 합성을 위해, phosphinyl을 유도하는 3가 인의3 옥시 1.4 벤즈디아제핀 클로 라이드 인산화를 시행했다. 제조된 화합물 중 하나는 온혈 동물에 대한 독성이 없는 정도에서 (쥐에 대해 LD50 > 2000 mg/kg) 진통제 역할을 하는 것이 나타났는데, 활성에 있어 모르핀과 142 한러과학기술협력센터

161 유기, 폴리머, 바이오 화학 인도메타신의 배, 이부프로펜의 두 배였다. 초기 시제는 저렴하며, 수율은 90% 이상이고, 공정 도 실행하기가 단순하다.(러시아 과학 아카데미 네스먀노프 원소 유기 화합물 연구소). "신세대 약제 개발의 과학적 기반으로서 의료 화학 및 제약학" 프로그램의 일환으로 총 수율 이16.9%인, 기술적으로 수용할 만한 인화물(3R, 4R, 5S) 4 아세틸아미노 5 아미노 3 (1 에틸프 로폭시) 1 사이클로헥센 1 카르복시에틸에테르(오셀타미비르) 11단계 합성 공법을 개발했다. 합 성은 여러 입체 선택성 단계들, 촉매 수화를 포함한다. 오셀타미비르는 바이러스 효소인 뉴라미 니다이제를 억제하며, 유일한 조류독감(Н5N1) 보호법이다.(러시아과학아카데미 시베리아 분원 화학 에너지 기술 문제 연구소). 효능있는 항 바이러스 제제 Tilorona의 활성 제약 기본 물질의 대량 생산에 성공했다. 약품 생산 라이센스( FS ) 및 기본 물질 생산 허가 서류 일체를 획득했다. «파름스탄 다르트» 주식회사와 기본 물질 공급 계약을 체결했다.(러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 화 학 에너지 기술 문제 연구소). 초기 원료로 테트라 플루오르 에틸렌과 1.3 부타디엔을 사용하여 디플루오르벤졸 및 기능적 으로 치환된 디플루오르 및 트리플루오라렌 합성 기술 원리를 개발했다. На 모듈, 시범 장비에 고효능 fluoroquinolone 항생제 pefloxacin, lomefloxacin, ofloxacin, levofloxacin 및 그 유사 물 생산용 핵심 초기 및 중간 플루오라렌 반제품 샘플 제조 기술 허가 작업을 시행했다.(러시아 과학아카데미 젤린스키 유기화학 연구소, 러시아과학 아카데미 우랄분원 포스톱스키 유기합성 연구소, 러시아과학아카데미 시베리아 분원 보레스 코프 촉매 연구소 볼고그라드 지소와 공동). 최초로 RePd 및 RePt핵을 가진 이질핵 μ 비닐리덴 복합체를 합성했다. 제조된 화합물은 촉매 에서와 헤테로 금속 클러스터 전구체로 사용될 것으로 예상된다.(러시아 과학아카데미 시베리 아 분원 화학 및 화학기술연구소). 전세계적으로와 마찬가지로 러시아에서도 주로 러시아 과학아카데미 연구소들에서 초분자 시 스템 화학 분야 연구들이 진행 중이다. 이 분야 성과 중에는 다음 사항들을 언급할 수 있다. 아연포르피린과 테트라하이드로퓨란 및 다이옥산의 앙상블. 포르피린에서 아연 복합체 ZnP1 및 ZnP2를 제조했는데, 이들은 테트라하이드로퓨란 및 1.4 다이옥산과의 초분자 결정 구조를 형성한다. 형성되는 앙상블의 성격은 배위되는 리간드의 구조에 의해 결정된다. 다이옥산 분자 143

162 러시아 화학기술 현황 는 다리 역할을 하여 역평행 방향인, 두 개의 같은 평면에 있는 분자들을 결합한다. 아연 원자 가 6배위가 되면서 두 개의 다이옥산 분자들을 동위가 되게 함으로 인해 폴리머 앙상블이 형성 된다. 제조된 열과 비슷한 구조는 다이옥산 분자들로 인해 좌우로 나누어진, 포르피린 디스크들 의 쌓인 더미이다.(러시아 과학아카데미 프룸킨 물리 화학 및 전기 화학 연구소와 러시아 과학 아카데미 쿠르나코프 일반 및 무기 화학 연구소). 세 개의 대칭 비스(크라운)스틸벤과 알칼리 및 알칼리토 금속들의 음이온들과의 복합체 형성 을 연구했다. 다른 합성법으로는 불가능한, homotetratopic 성질을 가진 신형 분자인 테트라크 라운함유 사이클로부탄 제조 공법을 제안했다.(러시아 과학 아카데미 광화학 센터). 적외선 및 가시 분광 영역에서 강력하게 발광하는 새로운 타입의 실리케이트 나노입자를 (32±5 nm) 개발했다. 가시 및 근 적외선 영역에서 방사 강도 비율 사용으로 인해, 방법의 민감 도 및 선택성을 향상시키고 바이오 분석에서 동 나노입자들의 장점을 확인시켜 준다.(러시아 과 학아카데미 카잔 과학 센터 아르부조프 유기 및 물리 화학 연구소). 세라믹 멤브레인 상의 에틸렌 내 에탄의 산화 탈수소화 반응 혼합 산화 촉매제 기반 나노규 격 멤브레인 촉매제를 제조했다. 기존 촉매제에 비해 생산성이 10배 뛰어난 장점을 보존하면서 세라믹 멤브레인의 양면에 공기와 에탄을 분리 투입할 경우 약 98%의 선택성에 달한다. 이전에 유기화학 연구소에서 개발된, 에틸렌 내 에탄 산화 탈수소화 반응용 코팅 혼합 촉매제들은 기존 우수 촉매제들보다 생산성이 배나 뛰어나지만, 폭발 안전 문제로 사용에 제한에 있었다. 3건의 국제 특허를 출원했다.(러시아 과학 아카데미 젤린스키 유기화학 연구소). 응용 연구 분야 성과를 특별히 언급할 필요가 있지만, 그들 중 다수가 이미 1권에서 언급한 신 소재 개발과 관련되어 있음을 지적해야 하겠다. 어쨌든 경계 분야에 해당되는 다음 개발품들을 언급하고 싶다. 세계 최초로 밀도 250 kg/м 3 의 섬유 내화물 소재 경량 내열 세라믹 인조물질과 실리콘 기반 1800 까지 안정적인 고밀도 세라믹 코팅 샘플을 제조했다. 이 소재들은 금속학, 화학, 우주항 공 산업들과, 조선, 에너지 산업 분야 에너지 절감 내열, 내화용으로 사용될 수 있다(국립과학 센터 «국립 화학 및 원소 유기 화합물 기술 과학 연구소»). 울트라 및 나노분산 분말로 변형한 초고분자 폴리에틸렌 기반 구조적 용도의 나노 컴포지트 폴리머 소재, 강도 특성이 개선된 초고분자 폴리에틸렌 기반 고무 폴리머 소재의 기본 기술 공정 144 한러과학기술협력센터

163 유기, 폴리머, 바이오 화학 들을 개발했다. 유사 제품들과 비교하여 마모환경에서 노후화 저항이 최대 10배 높고, 불소수지 원판 F 4보다 작동 수명이 증가된(10배 이상), 변형 초고분자 폴리에틸렌 소재 원판을 제조했다. 많은 분야 제품에서 부식당하는 금속 구조체들을 대체할 수 있는 제품의 생산 테스트가 시행되 었다(기계 제작, 광산 산업, 수송).(러시아 과학 아카데미 시베리아분원 화학 및 화학기술연구소). 홍수, 소나기, 기술요인적 및 천연 용액에서 방사성 동위 원소 우라늄, 세슘, 플루노튬, 토륨 및 희토 원소들을 고효율로 추출할 수 있는, 새로운 고효율 나노구조화된 탄소 흡착제 KR 1 제조 원리 및 공법을 개발했다. 연구된 실험실 샘플과 유사한 특성을 가진 시범용 샘플들을 제 조했다.(러시아 과학아카데미 젤린스키 유기화학 연구소, 러시아 과학아카데미 우핌 과학 센터 유기화학 연구소가 자바바힌 러시아 연방 핵 센터 전러시아 공학 물리학 연구소와 공동). 에너지 집약적 폴리머들의 모노머인 활성 azido가소제와 azidooxetane 제조 실험실 공법을 개발했다. 최적 합성 조건들을 규명했다. 공법들을 대표적인 기술 장비들에 맞추어 적용시켰다. 시범 장비 규정 작성용 초기 데이터들을 얻었다(러시아 과학 아카데미 젤린스키 유기화학 연구소). 러시아 과학 아카데미 라주바예프 금속 유기 화학 연구소 주소 : , 니즈니 노브고로드, 시립 우체국-445, 트로피니나 49 전화 : (831) 팩스 : (831) office@iomc.ras.ru 디아미드 리간드와 갈륨 복합체에 대한 알킨의 고선택성 부가환화 반응 아세틸렌, 말단 및 내부 알킨의 갈륨 디아미드 복합체에 대한 부착 반응이 발견되었다. 제조 된 화합물은 알켄, 니트릴, 이소니트릴, 케톤 및 에스테르 탄소 탄소 3중 결합에 대해 뛰어난 선택성을 갖고 있으며 그 탄소 탄소 및 탄소 원소 π 결합에 대해 내성이 있다. 초기 시제에 대한 결합물로 완전히 변환되는 온도는 이다. 반응의 개방된 유형은 유기 합성 개발에 중요한 공헌을 하고 있다. 145

164 러시아 화학기술 현황 갈륨 복합체에서의 알킨 활성화는 비이행성 금속만을 포함한 신형 촉매 시스템의 기초가 되 고 있다. 유기합성 반응에서의 활성이 고가의 촉매제 활성을 상회하므로, 실질적으로 유용한 성 질을 가진, 예를 들면 아민과 같은 광범위한 화합물들을 제조할 수 있다. 간행물 I.L. Fedushkin, A.S. Nikipelov, K.A. Lyssenko. Reversible addition of alkynes to gallium complex of chelating diamide ligand. J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, pp 페듀시킨 이거리 레오니도비치, 화학박사 비이행성 금속 유기 파생물 실험실 실장 igorfed@iomc.ras.ru 락타이드 중합 신 공법 에서 금속이 있고 RxYyR'z 를 첨가하거나 혹은 첨가하지 않은 모노머 용융물 내 rac 혹은 L 락타이드의 해제 및 이후 중합을 포함한 공법이 개발되었다. 이 금속은 전자 수율 작업 수치가 낮다: M, M 및 Y Li, Na, K, Mg, Ca, Fe, Al, Ga, Zn, La, Nd, Sm 그룹에서 선별한 금속; R x Y y R' z 아다만틸 알콜 혹은 무기 화합물, R, R', A 산소, 할로겐 이온, 수산화 이온, 산성 잔류물. 동 공법을 사용하면 중합 시간을 감소시키고, 모노머 변환 수준을 향상시키며 부산물 형성을 최소화하면서 폴리락타이드를 제조할 수 있다. 비이행성 금속의 유기 파생물을 기반으로 사이클을 열고 락타이드를 중합할 때의 촉매제를 개발했으며, 동 촉매제의 효율은 대부분의 기존 촉매 시스템보다 뛰어나다. 폴리락타이드 형성은 «생» 중합의 성격을 지니고 있어, 재생가능 식물성 원료에서, 성분과 마 이크로구조가 다양한 생분해성 폴리머 소재를 제조할 수 있다. 146 한러과학기술협력센터

165 유기, 폴리머, 바이오 화학 간행물 페듀시킨 I.L., 추다코바 V.A., 루코야노프 A.N. 금속이나 금속 무기 화합물 상에서 락타이드 중합 촉매 공법. 러시아 연방 특허 ( ). 페듀시킨 이거리 레오니도비치, 화학박사 비이행성 금속 유기 파생물 실험실 실장 igorfed@iomc.ras.ru 디아자부타디엔 1.4와 금속 아연의 반응 할로겐화 아연 ZnX2로 촉매되는, 디아자부타디엔 1.4와 금속 아연의 반응을 최초로 실행했다. 촉매는 α 디아민과 비이행성 금속 염의 복합체 형성으로 인해 이루어진다. 결과적으로 유기 기본물질이 활성화되고 아연으로의 환원이 가능하다. 동 반응은 유기 화합물 특히 생물학적 활성 화합물의 할로겐 촉매 합성에서 비이행성 금속 부속물 사용의 새로운 전망을 열어주고 있다. 아바쿠모프 글렙 아르센티예비치, 화학 박사 원소 유기 화합물 화학 실험실 실장 전화 : (831) gleb@iomc.ras.ru 147

166 러시아 화학기술 현황 안티몬(V)과 산화환원 활성 catecholate 및 o amidofenolate리간드와의 새로운 복합체들 동종 복합체들의 분자 산소와 가역 상호작용할 수 있는 독창적인 반응 능력을 발견했는데, 이로 인해 생물학적 담체를 모방할 수 있다. 동종 화합물과 동종 화합물의 산소와의 안정적인 복합체를 제조하게 되면 이들을 백금 금속 화합물과 비교하여 저렴한, 다양한 산화 과정용 산소 담체로 사용할 수 있다. 동 화합물들은 여러 공정들, 특히 생화학적 공정들에서 산화억제제로서도 전망이 있다. 아바쿠모프 글렙 아르센티예비치, 화학 박사 원소 유기 화합물 화학 실험실 실장 전화 : (831) gleb@iomc.ras.ru 스칸듐과 헤테로 사이클 리간드 복합체 유기 발광 다이오드용 새로운 수준의 발광 소재 스칸듐과 헤테로사이클 리간드 복합체를 발 견했다. 동 화합물은 고 내열성, 전기 발광 특성, 공기 중 안정성이 특징이다. 리간드와 복합체 조합을 변화시키면 청색, 녹색, 황색 및 백색 광을 얻을 수 있다. 트리스[2 (1.3 benzoxazol 2 yl) phenolate O,N]스칸듐으로 발광 레이어를 제조한 발광 유기 물을 개발했다. X 산소, 황 또는 NH 148 한러과학기술협력센터

167 유기, 폴리머, 바이오 화학 간행물 보치카레프 -М.N., 카트코바 M.A., 일이쳬프 V.A., 코네프 A.N. 스칸듐과 헤테로사이클 리간 드 화합물과 상기 화합물을 발광 레이어로 사용한 유기 발광 다이오드. 러시아 연방 특허 ( ). 보치카레프 미하일 니콜라예비치, 화학 박사 polynuclear 금속 유기 화합물 실험실 실장 전화 : (831) mboch@iomc.ras.ru 러시아 과학 아카데미 석유화학 및 촉매 연구소 주소 : , 우파, 프로스펙트 악짜브랴, 141 전화 : (347) 팩스 : (347) ink@anrb.ru 유기합성용 보편적 산화 시제 화학적 불활성 화합물, 즉 알코올(ROH), 4염화 탄소 및 망간, 바나듐, 몰리브덴, 철, 염소, 텅 스텐 및 루테늄 화합물과 복합체 기반 촉매제로 된 안전한 산화 시제를 개발했다. 금속 복합체의 작용하에서 알코올(ROH)과 CCl4의 반응에 의해 발생하는 알킬치아염소산염 ROCl이 산화제 역할을 한다. 알킬치아염소산염은 축적되지 않고 다양한 유기 화합물들의 산화 촉매 반응에 참여한다. 그 유기 화합물들은 알칸, 사이클로알칸, 일련의 아다만탄 및 알킬 방향족의 폴리사이클릭 및 프레 임 탄화수소, 1차 및 2차 알코올, 피리딘과 티오펜의 헤테로고리 화합물이다. 다음 물질들의 효과적인 제조 방법을 개발했다: 149

168 러시아 화학기술 현황 락톤 디올 산화에 의해 아디핀산 및 글루타르산 사이클로헥사논(놀) 및 사이클로펜타논(놀)의 산화로 디올에서 염화케톤 1 하이드록시아다만탄 2 티오펜카본 및 2.5 티오펜디카본 산 피리딘과 CCl4 CH3OH Fe(acac)3시스템의 반응으로 니코틴 산. 1 하이드록시 아다만타논 4 대량 생산 항바이러스 및 면역 촉진 제제 «케만탄»의 작용 물질인 1 하이드록시 아다만타논 4를 제조했다. 이 방법은 촉매제인 텅스텐 헥사카르보닐, 4염화 탄소, 물과 촉진제인 프로피온산 아미드로 구성된 산화 시스템을 사용하여 아다만탄을 심화 산화하는데 기반을 두고 있다. 1 하이드록시아다만타논 4 수율은 90% 이상이다. 후스누트디노프 라빌 이스마길로비치, 화학박사. 탄화수소 화학 실험실 실장 전화 : (347) ink@anrb.ru 황 함유 풀러렌 기반 오일 첨가제 황 함유 풀러렌 기반 윤활유 첨가제를 개발했다. 황 함유 카복실알킬메탄풀러렌을 첨가제에 (DF 11 또는 황화물화된 프로필렌 tetramer와 고차 α 올레핀) 0.1몰.% 분량 사용하면 효율을 보 존하면서 윤활유 소모를 5 10배 감소시킬 수 있다. 고압에서 작동하는 윤활유 첨가제를 개발했다. 동 첨가제를 사용하면 첨가제의 소모를 감소시키면서도 오일의 내마모성과 내찰과성을 현저 히 증가시킨다. 150 한러과학기술협력센터

169 유기, 폴리머, 바이오 화학 2 페닐 3,4 풀러로[60]테트라하이드로티오펜 n = 1(65%), n = 2(10%), n = 3(25%) 에틸{1 [2 (메틸설파닐)에틸] 2,3 풀러러[60]사이클로프로판}카복실레이트 n=1(8%), n=2(24%), n=3(44%), n=4(24%) 간행물 제밀레프 U.M., 키리첸코 G.N., 글라주노바 V.I. 등. 고압에서 작동하는 내마모성 및 내찰과 성 오일첨가제. 러시아 연방 특허 (2011년2월 27일). 제밀레프 U.M., 키리첸코 G.N., 글라주노바 V.I. 등. 고압에서 작동하는 내마모성 및 내찰 과성 오일첨가제. 러시아 연방 특허 (2011년 1월 10일). 단 원자로 마크로라이드 구성 공법 Cp2ZrCl2(5 몰 %) 존재에서 AlEt3 를 사용한 아세틸렌의 촉매 사이클 알루미늄화를 이용하여 마크로라이드(С15 С25), 특히 천연 마크로사이클릭 케톤 단원자로 구성법을 개발했다. 동 공법은 중요한 마이크로라이드들, 특히 마이크로라이드 항생제의 단 원자로 합성에 대한 근본적으로 새로운 어프로치를 열어주고 있다. 광학적 활성 C 60 풀러렌 파생물 최초로 광학적으로 활성이 있는 С60 풀러렌 파생물을 제조했다. 동 공법들은 광학 활성 하이 드라존의 in situ 산화로 제조한 키랄 이질소화합물들의 탄소 클러스터들에의 부가환화 반응에 (2π+1π) 기반을 두고 있다. 반응은 개별적인 5.6 개방 스파이로 호모풀러렌을 유도하고, 이를 15시간 동안 톨루올에서 가 열하면 양적 수율을 가진 메탄풀러렌이 합성된다. 151

170 러시아 화학기술 현황 C 60 풀러렌과 약리단의 결합 위험한 인간 질병 치료용 신세대 나노규격 제제를 개발하기 위해 С60 풀러렌과 다양한 생물학 적 활성 화합물 약리단(pharmacophore)의 결합을 실행했다. 동 합성은 베툴린 파생물, 베툴린산 및 우르솔산, 트로록스 및 토코페롤에서 제조한 이질소화 합물의 к С60 풀러렌에 대한 부가환화(~20, 1 시간, 클로르벤졸) 반응을(2+1) 기초로 하고 있 는데, 초기 С60 및 이질소화합물의 비율은 1:5이며 수율 80 95%로 새로운 하이브리드 분자를 제조한다. 러시아 의학 아카데미 제약학 연구소와 공동으로 화합물의 독성 및 약학 테스트를 시행하고 있다. 제밀레프 우세인 메메토비치, 화학박사 촉매합성 실험실 실장 전화 : (347) dzhemilev@anrb.ru 러시아 과학 아카데미 우랄 분원 포스톱스키 유기합성 연구소 주소 : , 예까쩨린부르그, S. 코발롭스코이 거리 22 / 아카데미체스카야 20 전화 : (343) 팩스 : (343) admin@ios.uran.ru 아졸아넬화 화합물 합성 신공법 친핵성 부가반응이나 수소치환 반응 및 키네 치환 반응에 기초를 둔, 기능적으로 치환된 아졸 아넬화 피리딘, 피리미딘, 트리아진 합성 공법을 개발했다. 152 한러과학기술협력센터

171 유기, 폴리머, 바이오 화학 그 파생물이 넓은 범위의 생물학적 활성을 지니고 있는, 아넬화된 아제핀 합성은 화학 및 의 료에 흥미를 던져두고 있다. 차루쉰 발레리 니콜라예비치, 화학 박사 헤테로고리 화합물 실험실 실장 전화 : (343) charushin@prm.uran.ru 니트로닐니트록실 라디칼 합성 신 공법 핵자기공명 토모그래피에 대조 물질로 사용되고 있는 니트로닐니트록실 라디칼(NNR) 합성 신 공법을 개발했다.(유감스럽게도, NNR 과 기타 라디칼들의 변형 합성 방법은 매우 제한되어 있다). 소개된 NNR 제조 어프로치는 리튬 NNR 파생물과 다양한 모노, 디, 트리아진과의(N 산화 물 형태로) 직접 교차 결합에 기초하고, 만족할 만한 수율로 «아진 NNR» 앙상블을 제조할 수 있게 해 준다. 개발은 러시아 과학 아카데미 토모그래피 센터와 공동으로 이루어졌다. 추파힌 올렉 니콜라예비치, 화학 박사. 전화 : (343) chupakhin@ios.uran.ru 153

172 러시아 화학기술 현황 러시아 과학 아카데미 카잔 과학 센터 아르부조프 유기 및 물리 화학 연구소 주소 : , 타타르스탄 공화국, 카잔, 아르부조바 거리 8 전화 : (843) 팩스 : (843) arbuzov@iopc.knc.ru 인 유기 화합물을 새로운 리간드들 부가환화 반응을 기반으로, 비대칭 촉매용 유망 리간드들인, Р Р 결합 키랄 프레임 디 및 트 리 포스핀의 새로운 합성 공법을 개발했다. 망간 카르보닐 파생물 리간드의 동종 배위 실행은 쌍을 이루지 않은 전자들 간의 반강자성 교환 상호작용 시스템과 그 실행에서 전자 밀도의 재분포화를 가져오고, 이는 효율적인 분자 자석 개발 전망을 열어주고 있다. 154 한러과학기술협력센터

173 유기, 폴리머, 바이오 화학 시냐쉰 올렉 게롤도비치, 화학박사 유기금속 화합물 및 배위 화합물 실험실 실장 전화 : (843) oleg@iopc.knc.ru 옥사졸리디논에틸화 신 공법 3컴포넌트 시스템에 내향고리 카르바모일 그룹을 가진 헤테로 사이클, 즉 하이드로클로라이 드 비스(2 클로르에틸)아민 탄산 칼륨 헤테로사이클의 옥사졸리디논에틸화를 발견했다. 이는 온화한 조건에서 진행되며, 얻기 어려운, 락탐 절편의 N 및 О 옥사졸리디논에틸화 산물의, 양 적 수율을 가진 형성을 유도한다. 발견된 반응은 기존 유사 시스템 구성 법과 비교하여 보편성과 실행의 단순성, 시제의 저렴함 등과 관련된 여러 장점을 가지고 있다. 동 어프로치의 가장 중요한 장점은 단일 반응로( one pot ) 합성으로 이를 실행할 수 있다는 것이다. 동 반응을 기초로 다양한 생물학적활성 천연화합물 유사물질 합성의 길이 열리고 있다. 155

174 러시아 화학기술 현황 키녹살린 3(4H)ona 스파이로 파생물의 새로운 재그룹화 재그룹화의 보편성은 신약 및 기타 생리 활성 물질 탐색을 위한 미세 유기합성에 사용할 전 망을 설명하는 예를 통해 확인된다. 마메도프 바히드 압둘라-오글리, 화학박사, 화학 헤테로고리 화합물 실험실 실장 전화 : (843) mamedov@iopc.knc.ru 156 한러과학기술협력센터

175 유기, 폴리머, 바이오 화학 러시아 과학 아카데미 젤린스키 유기화학 연구소 주소 : , 모스크바, 레닌스키 프로스펙트 47 전화 : (499) 팩스 : (499) SECRETARY@ioc.ac.ru 광학 메모리용 광민감 헤테로고리 화합물 굴절법에 의해 광학 정보의 기록, 재기록 및 비파괴 판독을 가능하게 해주는, 광변색성 및 도파 폴리머 층이 차례로 배열된 다층 구조를 가진 박막 광변색성 폴리머 및 고체상 레이어를 개발했다. 동 화합물을 사용하여 아카이브 유형 광학 디스크용 형광 정보 판독 폴리머 기록 매체를 제 작할 수 있다. 광민감 기록 매체 및 그를 기반으로 한 다층 구조 연구 성과로 인해 다층 광학 디스크 개발에 착수할 수 있다. (러시아 과학 아카데미 광화학 센터와 공동으로 개발 수행). 간행물 크라유쉬킨 М.М., 야로벤코 V.N., 레브첸코 K.S., 자바르진 I.V., 바라쳅스키 V.A., 피얀코 프 U.А., 코벨레바 О.I., 발로바 Т.М., 미할 I. 광학용 크로몬 파생물 기반 비가역 광민감 유 기 시스템. 러시아 연방 특허 ( ). 157

176 러시아 화학기술 현황 바라쳅스키 V.А., 크라유쉬킨 М.М. 광학 메모리용 광민감 헤테로고리 화합물. 헤테로고리 화합물 화학의 새로운 분야. 제 2회 국제 과학 학술대회. 젤레즈노보드스크, 2011년 4월, p. 31. 크라유쉬킨 미하일 미하일로비치, 화학 박사, 헤테로고리 화합물 실험실 실장 전화 : (499) mkray@ioc.ac.ru 초임계 이산화탄소에서 니트라민 제조 최초로 액화 및 초임계 이산화 탄소(sc СО2) 매질 내에서 유기 화합물 질화를 수행했다. N.N 디알킬라민과N.N 디알킬카르복사미드의 예에서, 질화 시제 최소량을 사용하여 폐쇄 부피 내에 서 진행되는 질화 반응용 매질로 이들을 사용할 수 있는 가능성이 실험적으로 증명되었다. 질화 반응용 실험실 장비 구조도 아세틸니트레이트에 의한 질산 디알킬라민 촉매(ZnCl2) 질화와, 액화 및 sc СО2에서 N.N 디 알킬카르복스아미드와 니트로올레움의 상호작용에 의한 선형 및 사이클릭 N 니트라민 제조법 을 제안했다. 니트로 파생물 지방족 N α 니트로알킬디아젠 N 산화물 계열의, 예전에 알려지지 않은 고효율 에너지 집약적 화합물의 다양한 합성 공법을 실현했다. sc СО2의 사용으로 인해 선택성을 높이고, 중요한 종류의 에너지 집약적 물질인 니트라 제조 의 폭발 및 화재 위험성을 감소시킬 수 있었다. 158 한러과학기술협력센터

177 유기, 폴리머, 바이오 화학 간행물 쿠추로프 I.V., 포멘코프 I.V., 즐로틴 S.G. 액화 및 초임계 이산화 탄소에서 2차 아민 질화물 로 N.N 디알킬니트라민 합성 // 과학 아카데미 소식, 황 화학, 2009년 10월, p 쿠추로프 I.V., 포멘코프 I.V., 즐로틴 S.G. 초임계 이산화탄소 매질 내에서 니트라민 제조 // 전러시아 과학 기술 학술대회 «특수 화학 및 화학 기술 성과들», 모스크바, 2010년 6월 10 11, 학술대회 연구 성과집, p 즐로틴 S.G., 쿠추로프 I.V. 2차 니트라민 제조 공법. 러시아 연방 특허 (2010년10월1일) 키랄 유기 화합물 합성 유용한 키랄 유기 화합물의 효율적인 합성 공법을 개발했다. 항우울증제 롤리프람의 가장 효 과적인 유사 물질중의 하나인, 고활성 포스포디에스테라제 억제제 PDE IYb의(+) 및( ) 거울상 이성질체 의 전체 합성을 실현했다. 탠덤 반응을 사용하여 고정 유기 촉매제가 존재하는 가운데, 약품 제조에 사용되는, β 아미노 산 전구 물질인 키랄 옥사졸리딘의 1단계 합성을 실행했다. 생산물의 거울상 이성질체 순도는 99%, 기존 알려진 생산물들과는 달리 촉매제를 다회 사용했다. 즐로틴 세르게이 그리고리예비치, 화학 박사, 미세유기합성 실험실 실장 전화 : (499) zlotin@ioc.ac.ru fluoroquinolone 항생제 합성용 기본 플루오르아렌 중간물질 제조와 디플루오로벤젠 합성 러시아 과학 아카데미 우랄 분원 포스톱스키 유기 화학연구소와 러시아 과학 아카데미 시베 리아 분원 보레스코프 촉매 연구소 볼고그라드 분소의 모듈 및 시범 장비로 고효능 제제 159

178 러시아 화학기술 현황 pefloxacin, lomefloxacin, ofloxacin, levofloxacin 과 그 유사물 제조에 핵심적인 초기 및 중간 플루오르아렌 반제품인 플루오르, 클로르, 니트로 치환 벤졸 및 페놀의 시범적 샘플을 제조해 보았다. 클로르디플루오르메탄 및 부타디엔의 기체상 공동 열분해에 의한 1단계 카르빈 디플루오로벤젠 합성 플루오르퀴놀론 항생제의 기본 중간 물질인 3.4 디플루오르아닐린 및 2 클로르 4.5 디플루오르벤젠 산 개발 공동 실행자 러시아 과학 아카데미 우랄 분원 포스톱스키 유기 화학연구소 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 보레스코프 촉매 연구소 볼고그라드 분소 네페도프 올렉 마트베예비치, 화학 박사, 카르벤 및 소 사이클 화학 실험실 실장 전화 : (499) nefedov@ioc.ac.ru 160 한러과학기술협력센터

179 유기, 폴리머, 바이오 화학 항부정맥, 뇌기능 증진 및 진통 활성을 가진, 신 질소 헤테로 고리 화합물 응축 나선결합 질소 헤테로 고리 화합물을 기반으로, 고효능 생리 활성제와 그 제조 공법을 개발했다. Р 11은 항부정맥 활성 및 중추 신경계에 선택적 작용하는 독특한 약리 성질을 나타낸 다. 섬유성 연축을 포함하여 심장 박동 리듬 손상을 재현한 연구에 따르면, Р 11은 항부정맥 활 성을 가지고 있으며 3개의 부정맥 실험 모델에서 분명한 효능을 드러냈고 기존의 퀴니딘, 노보 카이나미드, 리도카인과 비교하여 높은 항부정맥 지수를 가지고 있다. 약리적인 성질로는 Р 11는 뇌기능항진제에 해당하며 기존 제 제들보다 우수하다. Р 11화합물이 최대 효능을 나타내는 것은 23 mg/kg용량으로 복용할 때 이다. 체 인자에 영향을 준다. Р 11는 ADP 응집능 유도체가 야기시키는 혈소판 응집능 생 성을 in vitro 및 in vivo 실험에서 저해하며, 또한 트롬보플로 스틴이 촉진하는 혈전 생성 시간을 증가시켜 프로트롬빈 복합 (러시아 과학 아카데미 우랄 분원 유기화학 연구소와 공동으로 개발). 간행물 V.A. 고르핀첸코, D.V. 페트로프, S.L.후르산, V.А. 도키체프, U.V. 타밀로프. 메틸에테르 3.4 디니트로트리사이클로[ ,6 ]dec 4 en 5 카르본산의 촉매 수화. 헤테로 고리 화합물 화학, 2009, 9, p D.V. 페트로프, V.A. 고르핀첸코, V.А. 샤피코바 등. 항부정맥, 항염, 진통 및 뇌기능 촉진 활성을 나타내는5 아미노 exo 3 니트로트리사이클로[ ]decan 4 on. 러시아 연방 특허 (2006년 8월20일). 타밀로프 유리 바실리예비치, 화학 박사, 이질소 화합물 화학 실험실 실장 전화 : (499) tom@ioc.ac.ru 161

180 러시아 화학기술 현황 NHK 1 탄수화물 항원 계열 올리고당 입체 방향성 합성 말초 신경 장애 항진과 관련된, 신경돌기 성장, 신경 세포 이동 신호 분자인, 천연 항원 가변 구조 절편을 포함하고 있는 HNK 1 올리고 당 방향성 합성을 시행했다. 표면 플라스몬 공명, 핵자기 공명 영상 촬영, 신경 생물학적 시뮬레이션과 직접 실험으로, 제조된 화합물에 비오틴을 부착시킨(biotinylated) 파생물을 사용하여 신경 세포 표면 렉틴과 동종 항체에 의한 HNK 1항 원 결합의 토폴로지를 연구하여, 차단제 약물의 합리적 설계를 위한 기초를 놓았다. 함부르크 대학교, 기센 대학교, 암 연구 센터(독일), 마드리드 대학교(스페인), 위트레흐트 대 학교(네덜란드), 라트거 대학교(미국)와 공동으로 연구를 실행했다. 간행물 Kornilov A.V., von der Lieth C.W., Jimeńez Barbero J., Nifantiev N.E., Schachner M., Sewald N., Luẗteke T., Siebert H.C. Why Structurally Different Cyclic Peptides Can Be Glycomimetics of the HNK 1 Carbohydrate Antigen, J Am Chem Soc.(2010), 132, pp 한러과학기술협력센터

181 유기, 폴리머, 바이오 화학 E.V. 수호바, A.V.두브롭스키, U.E.쯔베트코프, N.E. 니판티예프. HNK 1항원 계열 올리고 당 합성. 뉴스 5. HNK 1 항원 삼당류의 sulfomimetic 합성. 과학 아카데미 소식. 황 화학, 2007, p E.V. 수호바, 글리코 프로테인 항원 고리 HNK 1 올리고 당 합성. 학위 논문, 모스크바, 2008, p 항암 나노 백신 암 세포 표면에 특정적으로 생산되는 탄화수소 분자, 암 항원 화합 합성법을 개발했다. 특수 단백질 담체 KLH에 암항원 리간드 복제30개를 부착하여 나노규격 특성을 가진 암 백 신을 제조했다. 동 백신의 in vivo 및 in vitro 효능을 러시아 의학 아카데미 블로힌 암 과학 센터와 러시아 연방 의료 생물학청 국립 과학 센터 «면역학 연구소»에서 연구했다. 동물 대상 실험에 따르면, 암백신 예방접종시 특정 항체, 특히 면역 글로빈 IgG3이 효율적으 로 생산되고, 이는 «면역 기억»의 항진을 증명해 준다. 결과적으로 접종된 암의 성장인 중단되 고 동물의 수명이 연장되었다. 동 결과들은 동종 암 백신의 잠재력을 확증해주고 전체적 테스트 시행의 타당성을 입증했다. 니판티예프 니콜라이 에두아르도비치, 화학 박사, 당접합체 화학 실험실 실장 전화 : (499) nen@ioc.ac.ru 163

182 러시아 화학기술 현황 러시아 과학 아카데미 우파 과학 센터 유기 화학 연구소 주소 : , 우파, 프로스펙트 악짜브랴 71 전화 : (347) , 팩스 : (347) chemorg@anrb.ru 광학 활성 코리 락톤디올 파생물 거울상 이성질체 프로스타글란딘, 이소 및 뉴로프로스탄과 그 유사물 합성에 필요한 광학 활 성 코리 락톤디올 파생물 제조 예비 공법을 개발했다. 기본 수산기 그룹에 따라 보호된 코리 락톤디올 파생물의, 헤미아세탈과의 상호작용과 차후 입체 이성질체의 SiO2로의 분리 및 이량체 형태로 키랄성 소스 제거에 의한, 광학 분할에 기반 을 두고 있다. 제조된 코리( ) 락톤디올은 ( ) PGE1 합성에 사용되었다. 유누소프 마라트 사비로비치, 화학 박사, 유기 및 생 유기 화학 분과장 전화 : (347) chemorg@anrb.ru 164 한러과학기술협력센터

183 유기, 폴리머, 바이오 화학 트리테르페노이드 합성 알킨, 비닐, 피롤 및 비닐피롤 절편들을 포함한 트리테르페노이드 합성 신 공법을 개발했다. 베툴린의 germanikan 및 oleanen계열의 희귀 트리테르페노이드로의 이행 공법을 제시했다. 제 조된 화합물을은 높은 바이오 활성을 지니고 있다. 300 예전에 설명되지 않은, 300종 이상의 디 및 트리테르페노이드 바이오 활성 파생물을 합 성했으며, 이중 대부분은 새로운 구조 유형에 해당하고, 이중 150종의 화합물의 약리 활성을 연구했다. 루판 유형 트리테르페노이드들의 다중 약물 특성을 최초로 입증했다. 발티나 리디야 아쉬라포브나, 화학 박사, 미세 유기 합성 실험실 전화 : (347) baltina@anrb.ru 에너지적으로 유리한 조건에서, 개선된 특성을 가진 비닐 계통의 폴리머 제조 라디칼 중합시 새로운 금속 함유 화합물들을(포르피린, 메탈로센, clatrochelates) 사용하면 개 선된 물리 화학적 특성을 지닌 대량 생산용 폴리머를(PMMA 및 폴리스티렌) 에너지 및 자원 절감 조건에서 제조할 수 있다. 금속 복합체를 중합 시스템에 투입하면 산업용 과산화수소 개시제의 사용량을 10 20배 절감 할 수 있고, 실온에 가까운 온도에서(30 40 ) 중합을 시행하므로 폴리머 생산에 사용되는 에너 지 소모량을 감소시킬 수 있으며, 자기가속 효과를 감소시키고, 조절되는 분자량과(공정 조건에 따라 3만에서 3백만까지), 향상된 입체 규칙성과(55% 대신 최대 70% 신디오 구조) 내열성을 (분해 시작 대신 ) 가진 폴리머를 제조할 수 있다. 이슬라모바 레기나 마라토브나, 화학 박사(Ph.D) 고분자 화합물 화학 분과 전화 : (917) puzin@anrb.ru 165

184 러시아 화학기술 현황 염소화 사이클로펜테논 기반 새로운 바이오활성 화합물 2.3 디클로르 4.4 에틸렌디옥시사이클로펜트 2 en 1 on의 에놀음이온과 적당한 친전자성 화합 물과의 응축을 통해 유망한 바이오 활성 화합물 알킬동일사이클로펜테논을 합성했다. 쉽게 얻을 수 있는 [2+2] 부가화합물 dichloroketene과 사이클로펜타디엔 그리고(+) 또는 ( ) α 메틸벤질라민으로 제조한, 거울상이성질체 2 (디클로르메틸) N [(1R) 1 페닐에틸)]사이클로펜트 3 en 1 카르복스아미드를 기반으로, 프로스타글라딘용( ) cyclosarcomycinum과 신톤을 합성했다. 트리클로로사이클로펜테논과 핵산 기본 물질과의 반응을 연구하여 일련의 새로운 sp2 결합 카르바뉴클레오사이드를 제조했다. 미프타호프 만수르 사가리야로비치, 화학 박사 저분자 생물제어제 합성 실험실 실장 전화 : (347) bioreg@anrb.ru 탁솔의 항암 생체 모방물질인 엘루테로사이드 유사물질 합성 생화학 및 의료용으로 유망한, D 글루코스 기반 난제조성 N 메틸우로칸 산(N 메틸이미드아졸 릴아크릴) 합성 방식을 개발했다. N 메틸우로칸 산 에테르들과 및 하이드록시 파생물들, 즉 α 산토닌, 페루티놀, 글리세린 아세 톤화물, 레보글루코산의 트리벤질 파생물, 프로스타노이드와 기타 수 종의 화합물의 전구 합성 물질들을 제조했으며, 이들 중 대부분은 세포독성 활성을 나타냈다. 분자 내에 탄소 절편을 삽입할 수 있게 도와주는, 이중 결합 및 아민 그룹 함유 글루코스아민 화 시제를 소개했다. 새로운 아미노글루코사이드 L 멘톨과 이소피노캄페올을 합성했다. 대장암 세포 모델 HCT 116에 대해 분명한 세포 독성 활성을 나타내는 새로운 글루코사이드 를 제조했다. 14 메틸사이클로헥스 en А 고리를 갖는, 엘루테로사이드 유사물질의 중심핵 합성 17단계 합 성 방식 중 15단계 개발을 완료했다. 사이클로헥스 12 en 고리 및 노르보넨 고리 А를 가진 유 사 물질용 핵심 신톤을 제조했다. 166 한러과학기술협력센터

185 유기, 폴리머, 바이오 화학 발레예프 파리드 압둘로비치, 화학 박사 약리 작용단 고리 시스템 실험실 실장 전화 : (347) valeev@anrb.ru 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 탄화수소 재처리 문제 연구소 주소 : , 옴스크, 네프찌자보드스카야 거리 54 전화 : (381-2) 팩스 : 7(381-2) val@ihcp.oscsbras.ru 에틸렌에서 프로필렌 1단계 합성 동 공법은 하나의 촉매제로 에틸렌의 이량체화, 부텐 1의 부텐 2로의 이성질체화, 차후 에틸 렌과 부텐 2의 복분해 반응에 따른 프로필렌 형성의 3가지 반응이 진행되는 것을 포함한다. 시뮬레이션을 통해, 에서 최대 프로필렌 수율에(58%) 대한 에틸렌 변환 정도는 약 80%임이 밝혀졌다. 촉매제 NiO Re2O7/B2O3 Al2O3로 프로필렌에서 에틸렌 제조의 역학적 법칙 연구 실험에서 시 뮬레이션의 타당성이 입증되었다. 리호로보프 블라디미르 알렉산드로비치, 화학 박사, 연구소 소장, 탄화수소 촉매 변환 실험실 실장 전화 : (381-2) val@ihcp.oscsbras.ru 167

186 러시아 화학기술 현황 유기 염료 짙은 흑색 안료 동 염료는 균질의 15~18% 수성 혹은 물 에틸렌 글리콜의 안정적인 현탁액으로 보조물질과 함께 공업용 탄소 Termoks P 161를 강력하게 염색한다. 기술 특성 분산입자 크기 1 μ이하 산도 수치(рН) 8 10 거품 형성제를 포함하지 않는다. 유사물들과 비교하여 동 염료는 고 염색성을 지니고 있어, 염색 시 농도를 20 25% 낮출 수 있다. 동 염료는, 예를 들어, 비스코스 인조 섬유 제조시 알파셀룰로오스, 물 아세톤 매질, 종이 펄 프, 건축용 용액에서 디아세테이트 섬유 제조시 아세틸 셀룰로오스 제조시, 잉크, 인쇄 염료, 염 색 크림, 컬러 물 에멀젼 염료, 시멘트 접합 물질 기반 건축 성분 제조시, 대량물질 내 폴리머 염색 용도이다. 카리모바 라쉬다 하피조브나, 화학 박사(Ph.D) 전화 : (381-2) rashida@ihcp.oscsbras.ru 러시아 과학 아카데미 화학 물리학 문제 연구소 주소 : , 모스크바 주, 체르노골로프카, 프로스펙트 아카데미카 세묘노바 1 전화 : (495) , (49652) 팩스 : 8(49652) psi@icp.ac.ru 안정적인 풀러렌 음이온[C 60 (CN) 5 ] - 유기 시안화물과 C60Cl6 의 반응 결과로 구조가 독특한 풀러렌 음이온[C60(CN)5] - 를 제조했다. 168 한러과학기술협력센터

187 유기, 폴리머, 바이오 화학 풀러렌 기존 이온 형 [60]과는 달리, [C60(CN)5] 는 가 수분해되지 않으며, 산화되지 않고, 강력한 무기 및 유기 산들과도 반응하지 않는다. 동 제조 공정은 공기중에서 안정적인, 귀중한 광학, 전 기 및 자기 성질을 가진 유기 풀러렌 함유 이온 복합체 개발의 기초이다. 간행물 Troshin P.A., Khakina E.A., Peregudov A.S., Konarev D.V., Soulimenkov I.V., Peregudova S.M., Lyubovskaya R.N. European Journal of Organic Chemistry, June 2010, 17, pp 바이오 메디슨용 수용성 풀러렌 파생물 mg/ml의 기록적으로 높은 수용성을 지닌 풀러렌 아미노 파생 염 및 폴리카르복실 화합물 염의 그램 수량 합성 공법을 개발했다. 169

188 러시아 화학기술 현황 사용 분야 항균 및 항암 효능 나노약품, 파킨슨씨 병과 알츠하이머 병을 유도하는 신경 퇴행성 과정 지 연 제제. 간행물 류봅스카야 R.N., 트로쉰 P.A., 트로쉬나 O.A. 수용성 아미노 풀러렌과 그 제조 공법. 러시 아 연방 특허 ( ). 류봅스카야 림마 니콜라예브나, 화학 박사 유기 중합 기능성 소재 합성 실험실 실장 트로쉰 빠벨 아나톨리예비치, 화학 박사(Ph.D) 전화 : 8(49652) lyurn@icp.ac.ru 준 이차원 층상 유기 전도체 BEDT TTF를 기반으로 유기 전도체 (ET)4МBr4 Solv, Solv=C6H4Cl2, М=Hg, Cd, Co를 제 조했다. 동 전도체들의 특징은 유기층 내 전도성의 금속 성질과 이층들에 수직적으로 광범위 한 온도 간격에서의 반도체적인 성질이다. 이 화합물들에서는 구조적인 상전이가 특징인데, 그 결과로 단결정이 트윈이 된다. θ (ET)4CoBr4(1,2 C6H4Cl2) 결정에서는 상전이가 실온보다 20º 높이 놓여있어, 층을 따라 그 리고 층과 수직으로 다양한 저항을 가진 층상 전도체 내 층간 수송 메커니즘 연구 가능성을 열 어주고 있다. 트로쉰 빠벨 아나톨리예비치, 화학 박사(Ph.D), 유기 중합 기능성 소재 합성 실험실 전화 : 8(49652) troshin@cat.icp.ac.ru 170 한러과학기술협력센터

189 유기, 폴리머, 바이오 화학 보호코팅용 알킬케톤 플루오르텔로머 전체 공식 R1(CF2=CF2)nR2, n=6 20인 플루오르 텔로머 용액을 제조했다. 여기서 R1과 R2는 알킬케톤 분자 절편들이다. 텔로머를 기판 위에 도포하고 차후 건조 열처리하면 침해적 매질에 대한 안정성이 우수하고, 내열성과, 내마모성 및 방수 특성을 갖게 된다. 공정의 전체 방식을 개발하고, 역학과 메커니즘, 제조된 산물의 성분과 구조를 연구했다. 텔 로머 용액 TFE 시범 샘플 제조를 완료했으며, 다양한 제품 위에 보호 코팅 도포 공법 개발을 완료했다. 간행물 키류힌 D.P., 김 I.P., 부즈닉 V.M. 알킬케톤 플루오르 텔로머, 그 제조 공법(유형) 및 그를 기반으로 한 기능성 코팅 제조 공법. 러시아 연방 특허 ( ). 키류힌 드미트리 파블로비치, 화학 박사, 저온 화학 및 방사능 화학 실험실 실장 전화 : 8(49652) kir@icp.ac.ru 새로운 계열의 종양 단독 요법제 수용성 양이온 천연 리간드 철 니트로실 복합체 유황함유 기능성 리간드를 가지고 있는 철 니트로실 복합체 합성 공법을 개발했다. 다양한 철 니트로실 복합체 분자, 결정 및 전자 구조와, {S2Fe(NO)2}절편 내 결합 성질을 연구했다. 기능성 황함유 리간드니트로실 [2Fe 2S] 복합체는 세포 내 천연 NO 저장소의 합성 모델로 고체 종양 단독 요법용 하이브리드 약품으로 소개되었다. 황 함유 리간드들은 세포 DNA 합성 가역 억제제로 다양한 기원의 고체 종양 성장 억제를 위해 사용된다. NO 그룹은, 하이브리드 분자의 2차 컴포넌트로 종양 항진을 제어하는 핵심 신호 분자이다. 171

190 러시아 화학기술 현황 제제의 장점 결정 상태에서 높은 안정성; 100% 수용성; 생리 매질 내에서 연장된 NO 도너 활성; 다양한 기원의 암에 대한 고 세포 독성; 동물 대상 실험에서 저 독성 고항암활성. "아르히메드 2009" 살롱에서 인간 보호 및 구조를 위한 우수 발명품 특별상 수상. 간행물 사니나 N.A., 루드네바 T.N., 술리멘코프 I.V., 코노발로바 N.P., 사쉔코바 Т.Е., 알도쉰 S.М. 철 니트로실 복합체의 항암 활성 새로운 일산화 질소 도너.(러시아 멘델레예프 화학회 저 널), 2009, т. LIII, 1, 사니나 N.S. 새로운 등급의 일산화 질소 도너 : 유황함유 기능성 리간드 소유 철 니트로실 복합체 구조와 성질. 학위 논문 초록. 체르노골로프카, 사니나 나탈리야 알렉세예브나, 화학 박사, 물질 구조 분과 분과장 전화 : 8(49652) sanina@icp.ac.ru 암질환 조합 화학요법용 신 제제 세포 독성 제제로 4 가 백금 ВС118 니트록실 복합체를 합성 테스트했다. ВС118복합체와 백혈병 항암 제제 시스플라틴(cPt) Р388 연구에 따르면, 두 제제는 근접한 화학 요법적 민감도를 가지고 있으지만, ВС118의 쥐에 대한 독성은, 양에 대한 내성이 매우 빨리 생겨나는 시스플라틴보다 4배나 적었다. 172 한러과학기술협력센터

191 유기, 폴리머, 바이오 화학 실험실용 동물을 대상으로 시스플라틴과 ВС118 복합제의 조합 적용을 시도했다. 그들을 공 동으로 사용할 때 분명한 시너지 효과가 나타났다. 즉 제제를 적은 용량으로 조합 사용했을 때 실험용 동물의 생존율을 100% 보장한다. 시스플라틴과 ВС118복합체를 저용량으로 투여하는 조합요법에 대한 내성의 발달 속도는 시 스플라틴 단독요법 때보다 거의 2배나 낮았다. 저 치료 용량을 사용하면 제제의 전반적인 높은 독성을 피할 수 있고 높은 항암 효과를 보장한다. 간행물 곤차로바 S.A., 라옙스카야 T.A., 야쿠쉔코 Т.N., 블로힌 S.А., 코노발로바 N.P., 센V.D. 시 스플라틴과(cPt) 백금(IV) 니트록실 복합체 ВС118의 항 백혈병 활성과 약품 내성 발달. 국 제학자들 참석10차 전러시아 과학 학술대회, «러시아 항암제들», 모스크바, 3월 22 23, 러 시아 바이오요법 저널, 2011, N 1, p 곤차로바 S.A.,라옙스카야 T.A, 코노발로바 N.P., 센V.D. 시스플라틴(IV) 니트록실 복합 체에 대한 약품 내성 발달 속도의 차이. 국제학자들 참석 제 9차전러시아 과학 실습 학술대 회, «러시아 항암제들», 니즈니 노브고로드, 5월 18 19, 2010 년. 러시아 바이오요법 저널, 2010, N 2, p.68. 코노발로바 니나 페트로브나, 생물학 부교수 전화 : 8(49652) ninap@icp.ac.ru 173

192 러시아 화학기술 현황 러시아 과학 아카데미 예니콜로포프 인조 폴리머 소재 연구소 주소 : , 모스크바, 프롭사유즈나야 거리 70 전화 : (495) 팩스 : (495) dir@ispm.ru 불소함유 실리콘 유기 기능성 올리고머와 폴리머들 단순한 에테르, 아미드 및 페닐렌과 같은 스페이서 그룹과 구조가 다르고, 기능성 그룹과 유 형 및 수량이 다르며, 불화 탄소 치환제들과 크기가 다른, 기능성 불화유기 실란 합성 공법을 개발했다. 기능성 불소유기 실란 구조 새로운 고기능성 불소함유 올리고머의 효율적인 합성 공법, 실리콘 원자의 에톡실 그룹을 티 오닐 및 옥살릴 클로라이드의 염화시 염소로 치환하는 선택적 치환공법을 개발했다. 타깃 화합 물의 수율은 89 94%, 반응시간은 기존 공법과 비교하여 수배 감소했다. 최초로 다기능성 분자구조 불화실리콘유기 올리고머를 제조했다. 기능성 불화유기 실란을 기반으로 다양한 분자 파라미터를 가진 선형 및 가교 폴리머를 합성 했다. 불활성 및 산화 분위기에서 동 폴리머들의 온도 안정성 간격을 측정했다. 이 매질 들 중 에서 가장 안정적인 것은 분자 구조 내에 페닐렌 스페이서를 가지고 있는 폴리불화유기실록산 폴리머로 400 이상에서도 안정성이 보존된다. 합성된 불화실리콘 유기 올리고머와 폴리머들은 나노규격 필러가 있는 인조물질 및 무필러 인조물질이 성분인 접촉각 의 초소수성 코팅 형성에 사용할 수 있다. 높은 열 안정성 과 열산화 안정성을 가진 페닐렌 스페이서 기능성 불화실리콘유기 화합물은 극한 조건에서 사 용하는 소재의 표면의 소수화제로서 유망하다. 174 한러과학기술협력센터

193 유기, 폴리머, 바이오 화학 간행물 무자파로프 А.М., 므이쉬콥스키 А.М. 기능성 불소 함유 실란과 그 제조 공법. 러시아 연방 특허 ( ). 무자파로프 А.М., 므이쉬콥스키 А.М,. 세렌코 О.А., 니키찐 L.N., 폴루히나L.M., 예브슈코 바 N.V. 섬유 소재 상에 보호 소수성 및 소액성 코팅 제조 공법. 러시아 연방 특허 (2010년 7월20일). 무자파로프 А.М., 므이쉬콥스키 А.М,. 메쉬코프 I.B., 세레미티예바 N.A., 바실렌코 N.G. 실리콘유기 불소함유 기능성 화합물과 그 제조공법. 러시아 연방 특허 (2009년1 월20일.). L.B. 보이노비치, А.М. 예멜리야넨코, 무자파로프 А.М., 므이쉬콥스키 А.М., А.S. 파쉬닌, А.Yu. 찌바제, D.I. 야로바 «실리콘 고무 표면에 초소수성 성질을 부여하기 위한 코팅 개발» 러시아 나노기술, 3권, 9 10 p , 무자파로프 아지즈 만수로비치, 화학 박사 원소유기 폴리머 합성 실험실 실장 전화 : (495) aziz@ispm.ru 반도체 성질을 가진, 핵 껍질 구조 고분자 유기 화합물 탄소 기반 혹은 실리콘과 탄소 기반 고분자 화합물을 소개했다. 동 화합물들의 핵은 고분자 덴드라이트 및 초고분지 구조를 갖고 있으며 3개의, 때로는 적어도 6개의 외부 원자들과 탄소 기반 연결 사슬(V)를 통해 연결되어 있다. 이 때 사슬은, 2 20개의 탄소 원자 수를 가진 선형 혹은 분지 알킬렌 사슬 그룹이나, 선형 혹은 분지 폴리알킬렌 고리나 실록산 고리, 전체 길이에 걸쳐 이중 결합이 된 탄소기반 선형 올리고머 사슬(L)을 가진 선형 혹은 분지 카르복실란 고리 중에서 선택한다. 동 화합물들은 전자 기능성 소자에서 반도체로 사용할 수 있다. 175

194 러시아 화학기술 현황 간행물 키르흐마이에르 Ш., 포노마렌코 С., 무자파로프 А. 핵 껍질 구조 고분자 유기 화합물, 전자 기능성 소자 반도체로서와 전자기능성 소자로서 그들의 사용법. 러시아 연방 특허 ( ). 포노마렌코 세르게이 아나톨리예비치, 화학 박사 유기 전자 공학 및 광학용 기능성 소재 실험실 실장 전화 : (495) ponomarenko@ispm.ru 러시아 과학 아카데미 용액 화학 연구소 주소 : , 이바노보, 아카데미체스카야 거리, 1 전화 : (4932) 팩스 : (4932) adm@isc-ras.ru 공유결합된 칼릭스[4]아렌 포르피린과 칼릭스[4]피롤 포르피린 기반 다기능 거대고리 상기 화합물의 새로운 효율적인 합성 공법을 개발했다. 화학적 및 물리화학적 성질의 구조, 분자 환경 및 매체의 영향에 대한 의존성을 연구했다. 연구 결과들은 바이오 활성 화합물 판별 및 분리, 분자 수용체적 장치 제작, 환부 약물 전달, 분자 수준 정보 저장 및 전달용 고선택성 대환식 수용체 개발과 구현에 사용할 수 있다. 176 한러과학기술협력센터

195 유기, 폴리머, 바이오 화학 간행물 Mamardashvili N.Zh., Maltseva O.V., Ivanova Y.B., Mamardashvili G.M. Porphyrin based molecular receptors for alkali metal cations : synthesis and chemical modification // Tetrahedron Lett. 2008, 49(23), pp 마마르다쉬빌리 G.М., 쿨리코바 О.М., 마마르다쉬빌리 N.J., 코이프만 О.I. 칼릭스[4]피롤 포르피핀의 합성과 복합체 형성 성질 // 대학교들 소식. 중간호. 화학 및 화학 기술. 2009, 52권, 3, с Mamardashvili N.Zh., Koifman O.I. Synthesis of calix[4]arene bisporphyrin on the base of biladiene a,c dihydrobromides. Macroheterocycles. 2009, 2(1), pp 마마르다쉬빌리 누그자르 죠라예비치, 화학 박사 대환식 화합물 배위 화학 실험실 실장 전화 : (4932) ngm@isc-ras.ru 러시아 과학 아카데미 세묘노프 화학 물리학 연구소 주소 : , 모스크바, 코시기나 거리, 4 전화 : (495) 팩스 : (495) icp@chph.ras.ru 디니트로질 철 글루타티온 복합체 기반 고혈압 위험 제거용 제제 강력한 혈압 강하 효능을 지닌 안정적인 분말형 제제 옥사콤 을 개발했다. 동 제제는 장기 혈압 강하를 가져오며, 혈소판 응집을 억제하고, 경색 영역을 감소시킨다. 동 제제는 드니트로질 철 및 천연 트리펩타이드인 글루타티온의 복합체를 기반으로 하고 있다. 177

196 러시아 화학기술 현황 동종 안정적인 제제 제조 공법은 특허를 취득했고 제제는 약리 테스트를 성공적으로 완료했다. 러시아 심장 과학 기업에서 자원자들을 대상으로 혈압 동 제제의 강하 작용을 테스트한 결과, 1회 수용액 체내 투여로 장시간(10시간 이상) 혈압 감소를 보였다. 간행물 바닌 А.F., 로진스키 V.I. 카펠코 V.I., 안정화된 형태의 니트로질 철 복합체 제조용 중합체 인조물질과 동 형태 복합체 제조 공법, 러시아 연방 특허 ( ). 슈마예프 K.B., 바닌 А.F., 라콤킨 V.L.등 디니트로질 철 복합체의 혈압 강화 효능 변조에 활성형 산소의 참여. // 심장학 소식, 2007, 2(2). 슈마예프 K.B., 굽킨 A.A., 굽키나 S.А., 구드코프 L.L., 스비랴예바 I.V., 티모쉰A.A., 토푸 노프 А.F., 바닌 А.F., 루우게E.K. 디니트로질 철 복합체와 산화스트레스 매개체의 상호작 용. // 생 물리학, 2006, 51권, 3, 바닌 아나톨리 페도로비치, 생물학 부교수 바이오 폴리머 물리화학 실험실 실장 전화 : (495) vanin@polymer.chph.ras.ru 178 한러과학기술협력센터

197 유기, 폴리머, 바이오 화학 러시아 과학 아카데미 네스메야노프 원소유기 화합물 연구소 주소 : , GSP-1, 모스크바, В-334, 바빌로바 거리, 28 전화 : (499) 팩스 : (499) larina@ineos.ac.ru 실리콘 유기 시제 합성 페르플루오르알킬트리메틸실란과 디플루오르메틸 트리메틸실란 합성 방식을 개발했다. 동 공 법들은 세계에서 가장 효과적인, 년 생산 능력 5톤의, Ruppert 시약(Me3SiCF3) 생산 시설 건설 시 구현되었으며, 이는, 예를 들어, 항암제 프툴라미드 기본 물질의 대량 합성에 필요하다. 합성 방식도 이굼노프 세르게이 미하일로비치, 화학 박사 불소 유기 화합물 실험실 실장 전화 : (499) igumnov@fluorine1.ru 179

198 러시아 화학기술 현황 질소 헤테로 고리의 인산화 잠재적 의료 제제인, 기능적으로 치환된 1.4 벤즈디아제핀 합성을 위해 3 옥시 1.4 벤즈디아제 핀(1)의 3가 인 염화물에 의한 인산화를 시행했다. 에테르(2)의 포스핀 산화물(3)로의 자연(20 에서) 이성질체화를 발견했다. 제조된 화합물(3)유형 중 하나는 진통성질을 나타내었는데, 활성이 모르핀과 인도메타신을 배 나 상회했고, 이부프로펜보다는 2배가 높았다. 초기 시약은 저렴하고, 수율 >90%, 공정은 단순하다. 골로로보프 유리 그리고리예비치, 화학 박사 원소유기 모노머 및 폴리머 합성 팀장 전화 : (499) Yugol@ineos.ac.ru 찌만트렌 파생물 합성 찌만트렌 기반 광크롬 시스템 개발을 위해 비장성 및 광학 활성 모노치환 2기능성 파생물의 합성과 광화학적 성질연구를 수행했다. 180 한러과학기술협력센터

199 유기, 폴리머, 바이오 화학 결과에 따르면 찌만트렌 파생물을 다양한 여기 상태 수명을 가진 분자 스위치 및 메모리 소 자로 사용할 수 있음이 드러났다. 네크라소프 유리 스테파노비치, 화학 박사 반응 메커니즘 실험실 실장 전화 : (499) yusnekr@ineos.ac.ru 생리 활성 불소 유기 화합물 합성 방향족 및 헤테로고리 화합물의 불소 함유 치환제와의 변형을 체계적으로 연구했다. 온화한 조건에서 양적 수량을 가진 산물들을 제조했다. 다음과 같은 다수의 새로운 바이오 활성 물질 합성 공법을 개발했다 : 피록살 종속 효소 비가역 억제제 잠재적 항균 및 항바이러스 제제; 온혈 동물의 환경 스트레스 요인에 대한 내성 향상을 위한 아답토겐; 효과적인 항독소 항설 사 제제와 어린 동물 질병 예방제제를 개발했다; 효능이 오래 가는 방사선보호제; 피토액티브 화합물, 특히 고등 및 하등 식물의 호르몬 교환 조절제, 친환경 식품 및 사료 생산 무농약 기술 개발을 위한 식물의 질병 내성 유도체. 연구 결과들은 중요 바이오 활성 불화 유기 산물의 유망 기술 개발의 기반이다. 취카니코프 니콜라이 드미트리예비치, 화학 박사 전화 : (499) nchkan@ineos.ac.ru 181

200 러시아 화학기술 현황 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 이르쿠츠크 파보르스키 화학 연구소 주소 : , 이르쿠츠크, 파보르스코보 거리 1 전화 : (3952) , 팩스 : (3952) irk_inst_chem@irioch.irk.ru 할로겐 아세틸렌에 의한 활성 표면상에서의 피롤과 인돌의 직접 에테닐화 MgO, CaO, ZnO, BaO, Al2O3, K2CO3의 활성 표면상에서 전자결핍 할로겐아세틸렌과 피롤 이나 인돌과의 반응에 기초한, 피롤이나 인돌 고리에 아세틸렌 치환제를 직접 지역선택적으로 투입하는 공법이 소개되었다. 교차 결합은 온화한 조건에서 실행되며, 기존 С 에티닐화 공법과 는 달리, 피롤 혹은 인돌 환상 고리의 사전 작용화가 필요하지 않다. 산화 알루미늄 상에서 피롤과 할로겐 에틸렌과의 교차 결합 (R 1, R 2 = Alk, Ar; X = Br, I; Y = C(O)R 3, C(O)OR 3 (R 3 = Alk, Ar, Hetaryl)). 알려지지 않은 에티닐피롤과 에티닐 인돌 시리이즈를 합성했으며 이들은 바이오 활성 분자와 약품 제제의 방향성 설계에 유망하다. 아세틸렌과 케톤 분자의 자체 조직화 곤충 페로몬의 유사물인 복잡한 헤테로고리 시스템의 입체 특정적 캐스케이드 조립으로 유도 하는 슈퍼 베이스가 존재에서의 아세틸렌과 케톤의 자체 조직화 성질이 밝혀졌다. 동 반응으로 인해 페로몬의 골격 내에 다양한 방향족 및 헤테로고리 치환제를 삽입할 수 있게 되었고, 저렴한 초기 물질을 기반으로 유기 합성을 할 수 있는 새로운 가능성이 열리게 되었다. 182 한러과학기술협력센터

201 유기, 폴리머, 바이오 화학 발견된 자체 조직화는 신 기술용 바이오 활성 물질과 전구 세포 방향성 합성의 새로운 개념 의 기반이 되고 있다. 간행물 트로피모프 B.A. KOH/DMSO 현탁액 내 7 메틸렌 6.8 디옥사비사이클로[3.2.1]옥탄 케톤과 아세틸렌의(프론탈린 계열 곤충 페로몬의 유사물)입체 선택성 자체 조직화. 유기 화학의 현 대적 문제들, 15호, 쌍 뻬쩨르부르그, 레마 출판사, p 고선택성 불소 음이온 센서 다 기능성 벤졸 피롤 피라졸 트리아다를 갖춘 독특한 고선택성 불소 음이온 센서를 사용하면 맨 눈으로도 농도 М 의 불소 이온 존재 여부를 용액의 청색 발광에 따라(λmax = 424 nm, 양자 수율 0.74) 감지할 수 있다. a) b) c) 불소 음이온 센서 선택성:a) 강도 분광 분포, b) 분석 용액의 발광; c) 합성 방식도 발광 센서의 사용으로 신속하고 별도 기구없이도 불소 존재를 판별할 수 있다. 동 결과는 환경 어플리케이션으로 유망하며 아세틸렌 기반 방향성 유기합성 방법론 개발에도 중요하다. 동 개발은 중국 과학 아카데미 화학 연구소와 공동으로 수행했다. 183

202 러시아 화학기술 현황 간행물 Zhipei Yang, Kai Zhang, Fangbin Gong, Shayu Li, Jun Chen, Jin Shi Ma, Lyubov N Sobenina, Albina I Mikhaleva, Guoqiang Yang, Boris A Trofimov. A highly selective fluorescent sensor for fluoride anion based on pyrazole derivative : Naked eye no yes detection. Journal of Photochemistry and Photobiology A : Chemistry. 2011, 217(1), pp Zhipei Yang, Kai Zhang, Fangbin Gong, Shayu Li, Jun Chen, Jin Shi Ma, Lyubov N Sobenina, Albina I Mikhaleva, Guoqiang Yang, Boris A Trofimov. A new fluorescent chemosensor for fluoride anion based on a pyrrole isoxazole derivative. Beilstein J Org Chem. 2011, 7, pp 트로피모트 보리스 알렉산드로비치, 화학 박사 불포화 헤테로 원자 화합물 실험실 실장 전화 : (3952) boris_trofimov@irioch.irk.ru 항산화제 화학 연구소 주소 : , 노보시비르스크, 빌류이스카야 거리, 28 전화 : (383) 팩스 : (383) chemistry@ngs.ru 알킬화 페놀 기반 다기능성 황, 질소, 인 함유 항산화제 최초로 구조 절편 구성 유형이 다양한, 광범위한 황, 질소, 인 함유 페놀, 화합물을 합성하여 일련의 다기능성 페놀 항산화제 총 억제 활성 연구 기반을 마련했다. 폴리머, 미네랄 오일, 식용 지방 및 지방 함유 제품 고효능 산화 부패 억제제를 개발했다. 특히 간보호, 면역 조절, 항동맥경화, 항염 및 항암활성을 지닌 바이오 활성물질을 합성했다. 184 한러과학기술협력센터

203 유기, 폴리머, 바이오 화학 간행물 옵치니코바 L.P., 로쯔카야 U.N., 바슈니나 Е.А., 시니찌나 О.I., 칸달린쩨바 N.V., 프로센코 А.Е.,네빈스키 G.А. 티오판의 항산화 활성[비스(3 (3,5 디 트레트 부틸 4 하이드록시페닐)프 로필)설파이드]//생 유기화학, 2009, 3(35), p 케멜례바 Е.А., 바슈니나 Е.А., 시니찌나 О.I., 홈첸코 А.S., 그로스 М.А., 칸달린쩨바 N.V., 프로센코 А.Е.,네빈스키 G.А. 2.6 디메킬페놀 기반 새로운 유망 항산화제// 생 유기화학, 2008, 4(34), p Просенко А.Е. 페놀 항산화제 화학의 유망 개발 분야 // 전러시아 과학 학술대회 «유기화 학의 현재 문제들»:보고서 테제 노보시비르스크. 2007, p. 28. 프로센코 알렉산드르 예브게니예비치, 화학 박사 소장, 미세 유기 합성 실험실 실장 전화 : (383) chemistry@ngs.ru 185

204 러시아 화학기술 현황 화학 및 원소유기화합물 기술 과학 연구소 주소 : 11123, 모스크바, 쇼세 엔투지아스토프 38 전화 : (495) 팩스 : (495) eos2004@inbox.ru, chteos@yandex.ru 나노 지르코니움 폴리카르보실란 안정화된 구조의 고강도 내열 무산소 인조 세라믹용 예비 세라믹 폴리머인 나노 지르코니움 폴리카르보실란 제조 기술을 개발했다. 동 소재에는 지르코니움 나노입자들이 사실상 분자 수준에서 분포되어, 구조의 단일 위상성을 보장해준다. 나노 지르코니움 폴리카르보실란 기판에 균일하게 분포되고 화학적으로 결합된 금속 이 있음으로 인해, 고 열기계적 성질을 지닌 균질 초미세분산 세라믹 구조의 안정화를 촉진시킨다. 나노 지르코니움 폴리카르보실란으로 만든 세라믹 표면(х ). 균일 분포된, nm 크기 Zr 입자들 나노 지르코니움 폴리카르보실란은 인조 SiC 세라믹 컴포넌트 제조에 사용되며, 동 컴포넌트 는 강화 섬유, 기판, 보호코팅, 합금된 미세 분산 세라믹 분말, 접착제, 세라믹 및 흑연 구조 개 선용 침투제 제조용으로 사용할 수 있다. 동 소재는 항공기 엔진의 블레이드의 열 저항을 최대1500 까지 증가시킬 수 있으며, 이는 현존 한계를 약 1.5배 상회하는 것으로, 터보제트 엔진 출력을 강화하고 구조를 개선할 수 있게 도와준다. 186 한러과학기술협력센터

205 유기, 폴리머, 바이오 화학 간행물 P.А. 스타로젠코 등. 알루미늄 및 실리콘유기 화합물 현대적 나노 세라믹 컴포지트 용.// 나노기술. 2008, N 2(14), p P.А. 스타로젠코. 나노분말 오늘날의 기술. // 러시아 나노기술, 2009, 4권, 1 2. 스타로젠코 빠벨 아르카디예비치, 화학 박사, 소장 전화 : (495) eos2004@inbox.ru, chteos@yandex.ru 실리콘 유기 화합물 SIEL 중합화 메커니즘에 따라 폴리머화되거나 자외선 작용하에서 폴리머화되는, 의료, 전자공학, 전기 및 무선 제품, 광섬유, 광전자제품, 항공 산업 및 기타 산업 분야용 인조 실리콘 소재를 개발했다. SIEL 화합물은, 첨가물이 들어간 저분자 실리콘 유기 올리고머 기반 인조 물질이다. 동 화합 물들은, 임의의 층 두께에서, 개방 및 폐쇄 부피 내에서 가황처리된 하나 혹은 두 개의 컴포넌 트 성분 형태로 생산되며 부산물을 배출하지 않는다. 동 화합물의 가황처리 온도 영역은 매우 넓어서 실온에서(영하도 가능) 최대 250 까지이다. 50종 이상의 유사 화합물이 생산된다. 고순도 실리콘 소재 생산 특수 시범 상용화 기술을 개 발 습득하여, 최종 생산물내 Nа, K, Ca, Cl 이온 불순물 화합물, 원자가 전이 금속(Fe, Ni, Co 등.), 방사성 화합물 U, Th가 전혀 없다(10 4 /10 6 %). 동 기술로 제조된 소재는 고 광학 및 화학적 순도, 바이오 불활성 및 무독성이 특징이다. 다양한 성분과 구조의 올리고유기실록산, 촉매제, 억제제, 필러, 가소제, 기타 성분들의 초기 원료들의 비율을 방향성 변조하여, 경화 온도 및 기간, 물리 기계적, 전기물리적, 기타 특성들의 수준별로 제어되는 복합 성질을 가진 여러 소재들을 제조할 수 있다. 화합물의 물리적 상태는 겔과 유사한 것에서 유리형태까지가 될 수 있다. 187

206 러시아 화학기술 현황 나누시얀 세르게이 라파일로비치, 화학 박사 전화 : (495) nanush_s@rambler.ru 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 노보시비르스크 바라쥐쪼프 유기 화학 연구소 주소 : , 노보시비르스크, 프로스펙트 아카데미카 라브렌티예바 9 전화 : (383) 팩스 : (383) benzol@nioch.nsk.ru 유기 적외선 염료 파라 플루오르 벤조인산 트리메틸플루오르에테르와, 2 메틸 5 클로르벤조티아졸의 N 알킬 치 환염의 응축으로 메조 플루오르아릴 치환 티오카르보시아닌 염료(Alk = C12H25, C15H31, C18H37) 합성 공법을 개발했다. 펨토 및 나노초 여기 펄스 길이에서 나노미터 박막 구조의 광학 및 비선형 광학 성질을 연구했다. 사용 분야 광시그널 전송 및 변환 광학 시스템. 식물성 글리코사이드 및 파르마콘 다당류 초분자 복합체 기반 저용량 약품 제제 마이셀 형태로 존재하는 식물성 글리코사이드와 다당류들이 다양한 활성을 가진 파르마콘과 상호작용하여, 특정 메커니즘에 따라 수용체와 상호작용하는 독자적 약리 활성제 역할을 하는 초분자 구조를 형성한다. 파르마콘의 탄소함유 식물성 대사산물로의 복합체 형성을 기반으로 방향성 전달, 복합체 성 188 한러과학기술협력센터

207 유기, 폴리머, 바이오 화학 분 내 파르마콘 용량의 현저한 감소, 부작용 감소, 다면 발현 성질 강화를 보장하는 나노 약품 제조 어프로치를 개발했다. 고체상으로 비스테로이드계 항염제 인도메타신 복합체 생성물과, 신경 안정제 시바존(디아제 팜)과 Mezapamum, 신경이완제 아잘렙틴, 항부정맥제 아미오다론, 낙엽송 다당류인 항 고혈압 제 아리비노갈락탄 니페디핀 등을 합성했다. 저용량 콜레스테롤 저하, 항고혈압 항부정맥 작용 제제를 개발 임상 테스트 준비를 완료했다. 항우울제 플루옥세틴과 글리시리진 산 1:4 복합체의 예 연구는 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 고체 화학 및 기계 화학 연구소와 공동 진행했다. 톨스티코바 타찌야나 겐리호브나, 생물학 부교수. 약리 작용단 연구 실험실 실장 전화 : (383) tolstiktg@nioch.nsc.ru 189

208 러시아 화학기술 현황 폴리머 러시아 불화 폴리머 화학 현황 폴리머 분야의 가장 흥미로운 연구들을 논의함에 있어, 러시아 폴리머 화학 현황 평가로부터 시작하고자 한다. 왜냐하면 바로 플루오르폴리머 분야에 러시아는 독창적인 경험을 축적하고 있으면 이는 주로 원자력 산업과 국방 산업 분야와 관련되어 있다. 동급 플루오르폴리머 중 기본 폴리머는 폴리테트라플루오르에틸렌으로 고 화학적 내성, 소수 성 및 소액성, 우수한 전기 절연성, 낮은 마찰 계수와 높은 기후 내성, 대부분의 용매에 대해 불용성을 가지고 있고, 노후화하지 않으며, 무독성이고 생체 조직과 생호환적이다. 이러한 성질 들을 고루 갖고 있으므로 인해 과학, 기술, 산업, 의료 및 가전의 많은 분야에 사용되고 있다. 또한 에서 사용 특성을 보존한다는 것도 부가적인 장점이다. 동 소재는 기계적인 가공이 쉬워 다양한 제품이 제작되고 있다. 동 폴리머는 더 광범위한 사용을 제한하는 일련의 단점들을 갖고 있는데, 소재의 냉간 흐름 즉 연화 온도보다 훨씬 낮은 온도에서 소성 변형이 압력하에서 커지며, 낮은 열 전도성, 기계적 영향에 대한 적은 내마모성, 표면 소재에 대한 약한 접착력이다. 폴리테프타플루오르에틸렌으로 제품을 생산하는데 있어 폐기물이 대량으로 발생하고 그 폐기 물들을 2차 재처리하고 제거하기 어려움으로 인해 환경 문제가 야기되고 있다. 동 소재는 탄화수소 폴리머에 비해 높은 가격을 갖고 있어, 이 때문에 다른 화합물로 대체하 고자 노력 중이며, 기능상의 이유로 대체가 불가능한 곳에만 사용되고 있다. 플루오르 폴리머 시장과 생산 플루오르 폴리머의 년간 생산량은 대략 10만 톤으로, 세계 전체 폴리머 생산량의 0.1% 이하 이다. 동 생산량의 주요 부분은 폴리테트라플루오르에틸렌이 차지하고 있다(60 80%). 가격으로 환산한 플루오르폴리머 부분은 상당하여 25억 달러 이상이며, 계속적으로 증가하고 있다. 플루 오르폴리머 제품 가격은 매우 다양하다. 폴리테트라플루오르에틸렌 분말 가격이 킬로그램당 수 190 한러과학기술협력센터

209 유기, 폴리머, 바이오 화학 십 달러라면, «Nafion» 필름 가격은 최대 50만 달러이다. 플루오르폴리머시장의 현대적 경향은 하이테크 제품 비율이 지속적으로 성장하는 것이다. 또 다른 시장 특징은 특히 중국과 같이 저 렴한 가격을 제시하면서 폴리테트라플루오르에틸렌 생산량으로는 선두적인 위치에 대두한 새 로운 생산자들의 출현이다. 러시아 플루오르폴리머 산업 현황 러시아에는 두 개의 주요 업체, 유한 책임회사 «키로보 체페쯔크 콘스탄티노프 화학 콤비나 트 공장»과(키로보 체페쯔크 시) 주식회사«갈로겐»사가(페름 시) 있다. 플루오르폴리머 생산량 은 년간 수만톤이다. 제품 종류는 상당히 다양하지만 주요 해외 생산업체들에게는 훨씬 뒤떨어 진다. 업체들에서 사용하고 있는 기술 공정들은 30년 이상 전에 개발되었고, 혁신 자원을 상당 히 소모시킨 상태이다. 원가 감소, 에너지 및 자원 절감 수준 향상, 하이테크 및 고가 제품 품 목 확장을 위해 기술 공정 개선의 필요가 절박하다. 폴리테트라플루오르에틸렌 산업의 중요 부분은 산업 폐기물을 상품으로 2차 재처리하는 것이 되어야 한다. 몇 가지 재처리 공법이 있는데, 그 중 하나는 폐기물들을 기체 형태 산물이 되기 까지 열 분해하여, 핵산 및 응축 공정으로 초분산 분말을 형성한다. 동종 공법으로 폴리테트라 플루오르에틸렌 분말 «포룸» 및 «플루오 리트»를 제조한다. 다른 공법은 제트 밀에서 사전 조 사한 후 분말형 폐기물을 기계적으로 가공하는 것이다. 그와 같이 분말 «톰플론»을 제조한다. 분쇄기를 사용한 기계적 활성과 공법과, 레이저 절제로 폐기물을 폴리테트라플루오르에틸렌 상 품 분말로 재처리하는 것도 가능하다. 플루오르폴리머업체들에게 폐기물이 부산물이고 최종 소 재 가격은 산업용 분말의 가격을 훨씬 뛰어넘는 것을 고려한다면, 재처리 공법들은 충분히 수익 성이 있다. 플루오르폴리머 제조 공정 연구는 근본적으로 새로운 어프로치 탐색에 방향을 두어야 한다. 초임계 이산화 탄소 유체 내에서 플루오르폴리머 생산이 효율적인데, 이는 특히 투입 기술과 비교하여 공정의 연속성이 보장되고 신제품을 제조할 가능성도 있다. 러시아 내 동 분야 종사 기업은 하나뿐이다. 플루오르폴리머를 기반으로 생산되는 제품, 특히, 나노규격을 포함한 다양한 필러를 가진 인 조 물질의 품목을 확장하는 것이 중요 과제이다. 그 합성 문제는 상당히 어려운데, 이는 용해 191

210 러시아 화학기술 현황 기술을 사용할 수 없고, 플루오르폴리머 용융물의 높은 점성으로 인해 집성화되지 않은 필러와 의 인조물질 제조가 어렵기 때문이다. 사용 특성을 포함한 인조 물질 성질 개선 방법 중의 하나 는 필러를 화학 및 플라스마화학 공법으로 처리하여, 필러와 플루오르폴리머 기판과의 상호작 용을 조절할 수 있게 하는 것이다. 일반적으로 새로운 제품들은 생산량이 적어 대기업에서 생산하는 것이 효율성이 적다. 당연히 한 가지 혹은 수 종의 플루오르폴리머 산물이나 제품을 소량으로 생산하는 소 혁신 기업이 등장하 게 된다. 동종 기업들은 특히 폴리테트라플루오르에틸렌 생산 폐기물로 초분산 분말을 생산한다(«포룸» - 러시아 과학 아카데미 극동 분원 화학 연구소, 블라디보스톡 시, «톰플론», 톰스크시; «플 루오리트», 모스크바 시). 쌍 뻬쩨르부르그에는 필터 소재를 생산하는 «엑스프레스 에코»사와 불소 수지 4D로 독창적인 임플란트를 생산하는 과학 생산 기업 «에코플론»사가 활동하고 있다. 대기업들과 과학 연구소들을 기반으로, 주기업이 생산하는 플루오르폴리머를 기반으로 제품 과 산물을 생산하거나 과학 연구소들의 개발품을 판매하는 혁신 소기업들이 설립되고 있다. 이 는 정상적인 상황으로 지원해야 할 것이다. 소 기업들은 새로운 플루오르폴리머 제품 생산과 신 기술 연마의 연습장이 될 수 있으며, 이 제품들을 생산함으로 시장의 새로운 부문이 태동하는데 일조하고, 성공할 경우 대 기업으로 성 장하거나 생산시설을 대기업들에 이양할 기회를 갖게 된다. 러시아 불소 폴리머 화학 현황 플루오르폴리머 기술 및 생산 개발은 폴리머 화학, 불소 화학, 화학 기술, 화학 기계 제작, 기 타 연관 분야들의 일정 발달 수준을 요구한다. 모든 나라들에 그러한 결합이 이루어져 있는 것 은 아니다. 플루오르폴리머 산물의 하이테크적 성격은, 생산이 과학 연구와 밀접한 관련이 있다 는 점, 생산이 끊임없는 기술공정 및 제품 모니터링이 필요하다는 점, 새로운 하이테크 제품 개 발에는 고가의 소재 및 기술 비용이 필요하다는 점에서 나타나고 있다. 일반적으로 주요 플루오 르폴리머 생산업체들은 자체 분석 및 연구 조직을 갖고 있으며, 이들 조직은 과학 단체들 및 대학교들과 활발히 협력하고 있는데, 이는 한 단체에서 전체 범위의 문제에 대한 연구를 진행하 기가 어렵기 때문이다. 탄화수소 폴리머와 달리 플루오르폴리머는 천연 유사물이 없다. 이는 인조 소재로, 전형적 인 192 한러과학기술협력센터

211 유기, 폴리머, 바이오 화학 위적인 산물이다. 플루오르폴리머 연구에서 우연성의 «한계»는 이미 고갈되어, 동 폴리머 산업 과 플루오르폴리머 화학의 향후 발전, 기술집약적 고품질 제품 개발을 위해서는 화학 및 화학 기술에서 심도있는 기초과학 연구가 필요하다고 볼 수 있다. 소련은 폴리테트라플루오르에틸렌 생산 라이센스 구매를 거부당했기 때문에, 자체 연구를 발 달시켜야 했고 당시 상당한 성공을 거두었다. 플루오르폴리머 화학 개발을 촉진한 것은 핵 제품 용 화학적 내성을 갖춘 소재의 필요성이었다. 20세기 중반 소련에서는 과학 생산 기업 «플라스 트폴리머», 국립 응용 화학 연구소, 카르포프 물리화학 연구소와 같은 일련의 동 분야 과학 연 구소들에서 활발한 연구가 전개되었다. 플루오르폴리머대량 생산 기술이 개발되어, 결과적으로 중국에서 사용되었다. 물리화학 연구소, 화학 물리학의 에너지 문제 연구소, 네스메야노프 원소유기 화합물 연구소, 토프치예프 석유화학 합성 연구소와 같은 러시아 과학 아카데미 산하 연구소들에서 플루오르폴 리머 화학 분야 활발한 연구가 이루어졌다. 우수한 과학 학파들이 설립되었는데, 이중 학술회원 크누냔쯔의 학파가 있다. 플루오르폴리머 화학에는 다수의 설명되지 않은 문제들이 남아 있는데, 특히, 폴리테트라플루 오르에틸렌 상 전이 수와 그 성질이 있다. 그 이유는 조직의 복잡성과 플루오르폴리머가 해당하 는 초분자 구조의 가변성이다. 동 폴리머들에서는 제조기술, 이전 온도 기록, 외부 영향에 대한 조직과 성질의 민감함이 특징적이다. 학술적, 응용적 면에서 중요한 플루오르폴리머 화학 분야 : 초 및 나노분산 분말 소재, 플루오르폴리머 소재 사용 용해 공법, 멤브레인 유형의 복잡한 플루오르폴리머 초분자 시스템, 나노크기 필러 사용 인조물질, 기존 불화 폴리머 소재의 다양한 공법에 의한 변형, 기능성 플루오르폴리머 범위 확장. 폴리테트라플루오르에틸렌 분말은 자체 시장 부문을 가지고 있다. 그 사용 분야와 제조된 제 품의 성질은 입자의 크기와 형태로 결정된다. 특별히 흥미로운 것은 분말 제품 생산용 폴리테트 라플루오르에틸렌 생산 폐기물 사용이다. 열, 레이저 및 방사능 작용 이용 분말 제조 공법들이 다수 존재한다. 193

212 러시아 화학기술 현황 러시아 과학 아카데미 극동 분원 화학 연구소에서 블록 폴리머의 열분해 정련시 기체 형태 산물에서 플루오르폴리머 초분산 분말 제조 가능성을 입증했다. 시범 생산으로 수익성 있는 산 물을 제조할 수 있는 장비와 모드를 개발했다. 예를 들어, «포룸» 제품은 광범위한 사용 전망을 가지고 있지만, 아직까지는 단지 엔진 오일 감마, 내마모 첨가물로서만 사용된다. 동 소재는 복 잡한 자체 조직화 계층을 갖고 있으며, 몇 개의 상으로 구성되어 있다. «톰플론» 분말에 대해서는 다른 어프로치가 구현되었다. 동 분말은 블록 폴리테트라플루오르 에틸렌 산업 폐기물을 가속된 전자로 방사능 처리하여 제조한다. 조사를 통해 폴리머 내 마이크 로 및 매크로 틈이 생기도록 유도하는 결함이 축적된다. 제트 밀에서 후속 기계 가공시 입자들 이 동 결함을 따라 파괴되고 결과적으로 리본 형의 입자들이 형성된다. 플루오르폴리머 화학 및 기술 개발 유망 분야 중 플루오르폴리머 기반 인조 신소재 개발이다. 필러의 다양함으로 인해 상당 수의 인조 산물을 제조할 수 있지만, 소결이 되지 않는 나노규격 필러 삽입 문제가 생긴다. 불용성이 플루오르폴리머의 장점 중 하나이면서 동시에 다양한 합성 공정에서 용해 기술 사용과 제품 표면에 플루오르폴리머 박막 코팅 도포 가능성을 제외시키기 때문이다. 플루오르폴리머 코팅 도포시 단순하고도 효율적인 용해 기술 구현에 대한 어프로치를 탐색했 다. 플루오르폴리머 인조소재 개발에 용해 기술은 매우 중요하다. 용해 기술로 나노규격 수준의 필러를 삽입할 수 있기 때문이다. 아직은 연구 단계에서 구현된 수 종의 유망 어프로치를 소개했다. 첫째는 초임계 이산화탄소 에서 용해되는 플루오르폴리머 합성으로, 이는 신소재 제조 및 나노크기 코팅 도포 제조용 기술 로 사용할 수 있다. «포룸» 제품의 저분자 분획이 그렇다. 동 소재를 사용하면 두께 2nm 부터 의 얇은 플루오르폴리머 코팅을 제조할 수 있어, 가공되는 표면의 마이크로 및 나노거칠기를 유지할 수 있다. 이 조건은 높은 항부착성과 자가 세정 능력이 장점인 초소수성 코팅 개발에 매우 중요하다. 초임계 액체의 특수 성질로 인해 고품질 코팅 제조의 근본적 가능성을 보장해준다. 초임계 상태에서 용매와 용질의 분자의 이동성이 큼으로 인해 개공을 가진 제품의 내부 표면에 코팅을 도포할 수 있으며, 다공성 소재의 흡착 성질을 변화시킬 수 있다. 초임계 СО2 제조 기술의 개선 으로 파라핀의 플루오르폴리머 캡슐화 공법을 개발할 수 있었고 수 μ두께의 플루오르폴리머 코 팅이 있는 수백 μ 파라핀 입자들을 제조할 수 있었다. 동종 소재는 윤활 소재로뿐 아니라 폴리 194 한러과학기술협력센터

213 유기, 폴리머, 바이오 화학 머 폴리머 인조 소재 제조용으로도 흥미를 던져 준다. 초임계 СО2 매질 내에서 코팅 도포 가능성은 반응로의 용량에 제한을 받을 수 있고, 대용적 제품에 코팅을 도포하지 못할 수 있다. 독창적인 솔루션으로 초임계 이산화 탄소 내에서 반응로 에서 나오는 플루오르폴리머 용액 분사류로 표면을 처리하는 것이다. 동 공법은 임의의 형태와 용적의 제품에 코팅을 제조하는데 사용할 수 있다. 그러나 도포되는 플루오르폴리머 층은 헐겁 고 접착력이 나쁘다. 그들을 고 접착 성질의 고밀도 코팅으로 변화시키는 공법을 찾으면 초임계 액을 사용하여 제조하는 플루오르폴리머 소재 사용의 효율을 현저히 향상시킬 수 있다. 동 공법 의 일환으로 В 다양한 필러를 가진 플루오르폴리머로 된 멀티컴포넌트 코팅 제조 공법 개발이 이루어지고 있다. 다른 플루오르폴리머 코팅 제조 용해 기술은, 예를 들어 아세톤과 같이, 기체 형태의 테트라 플루오르에틸렌이 삽입되는 액체 용매 속에서 테트라플루오르에틸렌을 사용하는 것에 기반을 두고 있다. 동 시스템을γ 방사선으로 조사한다. 방사성 화학 공정의 결과로 불소함유 분자들이 생성된다. 주요한 것은 CH3COCH2(CF2CF2)nH 여기서 n=5 6, 텔로머 형성이다. 그 용액을 표 면에 도포할 때, 아세톤은 기화되고 백색 분말 형태 침전물만이 남고, 그 침전물을 가열하면 아 세톤 최종 절편의 분열이 일어나며 이는 폴리테트라플루오르에틸렌과 비슷한 매크로 분자의 형 성을 수반한다. 분말은 용해되면서 평면 코팅을 형성한다. 동 기술은 대용적 제품과 부서지기 쉬운 제품 상에 플루오르폴리머 코팅 제조에 사용할 수 있다. 도포되는 텔로머의 양으로 코팅 두께를 조절할 수 있으며, 온도에 따른 가공으로 질을 조 절할 수 있다. 동 코팅은 어떤 표면 위에도 잘 도포된다. 동 공법은 테트라플루오르에틸렌 텔로머 용액과 아세톤 내에 용해된 다양한 필러를 혼합하여 인조 소재를 제조하는데 사용할 수 있다. 방사능 작용으로 다양한 표면상에 부착된 불화 탄소 분자들과 플루오르폴리머를 제조할 수 있다. 동 공법의 핵심은 기판 위와 기체형태 혹은 액체 상에 위치하고 있는 모노머 분자들 내에 라디칼을 형성하는 것이다. 동 공법의 장점은 코팅의 불소함유 분자와 기판과의 공유 결합을 보장해주는 것이다. 동 공법은 특정 난점을 가지고 있는데, 접목이 방사선 조사 구역에서 진행 되므로 가공되는 물체의 크기를 제한시켜 안전 조치를 준수하는 것이 필요하다는 것이다. 플루 오르폴리머 코팅 도포의 다양한 기술들을 결합하는 것이 전망이 밝은데, 즉 방사선 접목이 기판 과 강하게 결합된 첫 번째 층을 형성하면, 그 위에 플루오르폴리머 다음 층들을 도포하는 것이다. 유망한 어프로치는 탄화수소 폴리머와 그 제품을 기체 형태 산물로 변형하는 것이다. 플루오 195

214 러시아 화학기술 현황 르폴리머의 많은 성질이 표면 성질처럼 «기능하기» 때문에, 본 용적은 탄화수소 폴리머로 표면 층은 플루오르폴리머로 된 하이브리드 소재를 갖는 것이 합리적이다. 이 경우에 가격이 더 저렴 한 탄화수소 폴리머에 표면층에는 더 가격이 비싼 플루오르폴리머의 성질을 부여한 제품이 사용 되는 것이다. 동 공법의 장점은 가스 매질의 성분과 압력, 생성 시간을 변화시켜 표면 막 생성을 제어할 수 있다는 점이다. 폴리머 제품의 표면 층 두께, 층의 연속성, 소수성, 호수성 성질, 기체 투과성을 조절할 수 있다. 동 공법을 다수의 폴리머와 엘라스토머에 사용할 수 있음이 입증되었 다. 하이브리드 소재 기술은 대량 적용 수준에까지 이르렀다. 구체적으로, 폴리머 막의 흡착 성 질을 향상시키기 위한 불화를 위해 혁신 소기업 «인테르프토르»사가(톰스크 시) 설립되었다. 전반적으로 대부분의 플루오르폴리머는 구조적, 설계적, 마찰공학적 소재로 사용되고 있으며, 기능적 소재로는 전기 절연 소재를 제외하고는 덜 사용되고 있다. F&F 사 전문가들의 견해로는, 고가의 제품을 상용화하여 시장에 진출한다는 점에서 동분야 한러 회사들과 단체들의 협력은 매우 유망하다. 196 한러과학기술협력센터

215 유기, 폴리머, 바이오 화학 러시아 과학 아카데미 고분자 화합물 연구소 주소 : , 쌍 뻬쩨르부르그, 발쇼이 프로스펙트 31 전화 : (812) 팩스 : (812) imc@macro.spb.su 나노 입자로 변형한 폴리이미드 모체 기반 탄소 섬유 컴포지트 열기계적 특성이 개선된 탄소 플라스틱 제조를 위해 폴리이미드 모체와 핼로이사이트 유형 하이드로실리케이트 나노튜브 기반 폴리머 접착제를 합성했다. 동 접착제의 특징은 튜브 모양의 나노 입자를 용액 내와 올리고머 내로 혼입시키는 것이 가 능하기 때문에 표면의 예비 소수화가 필요하지 않다는 것이다. 폴리머 모체 내에 나노뷰트 5%(질량)를 투입하면 GPa 변위와 탄소 플라스틱 파괴 층간 점성력 J/m 2 에서 탄성 계수가 증가한다. 유딘 블라디미르 예브게니예비치, 물리수학 박사, 폴리머와 인조 소재 기계학 실험실 실장 전화 : (812) yudin@hq.macro.ru 인조 소재용 열가소성 폴리이미드 고 내열성 열가소성 폴리이미트 합성 및 고 내열성과 고 파괴 에너지를 결합한 구고적 인조 소재 개발을 위한 목적 지향성 구조화와 관련된 새로운 분야가 개발되었다. 폴리머의 반복되는 사슬에 몇 개의 다리(이음쇠) 그룹을 포함하고 있는 특징을 가진 방향족 폴리이미드 생성 반응을 기반으로, 접착제로 사용하면 폴리이미드 탄소 컴포지트의 문제를 해 결할 수 있는, 구조화되는 열가소성 폴리이미드 합성에 대한 새로운 어프로치를 발견했다. 197

216 러시아 화학기술 현황 개발된 모노머 4핵 방향족 아미노페녹시 및 아미노페닐티오파생물 가교 비페닐을 기반으 로 새로운 열가소성 방향족 폴리이미드를 합성했다. 새로운 폴리이미드는 고 내열성을(т>45 0 ) 가지고 있으며 에서 점도 cp 용융물을 형성하며, 인조 소재 제조시 접착 제로 사용하기에 적당하다. 높은 층간 파괴 점성력을 갖고 있으며(~360 J/м 2 ), 최대 420 가열시 높은 탄성을(변위에 대 한 동적 탄성 계수 G' 1.5 GPa) 보존하는 탄소 컴포지트를 제조했다. 합성된 열가소 폴리이미드를 기반으로 새로운 인조 소재들, 즉 고생산성 가스 분리 및 투과 증발 멤브레인; 페로 자기 성질이 폴리아미드 66, 나일론 12 및 폴리페닐설폰 유형의 상업용 열 가소성 물질의 해당 수치를 10% 상회하는 폴리이미드 자성체; μ두께 박막 전기 전도 소재들을 제조했다. 스베트리치니 발렌틴 미하일로비치, 화학 박사 고 내열성 신 폴리머 합성 실험실 실장 전화 : (812) valsvet@hq.macro.ru 초고분자 폴리아크릴로니트릴 제조 동 공법은 음이온 중합화 사용에 기반을 두고 있으며, 초기 시제 준비, 음이온 개시제 합성, 중합화 시행, 제조된 폴리머 분리와 건조를 포함하고 있다. 중합화는 용매인 디메틸포르아미드와( ml) 모노머 아크릴로니트릴을(60 70ml) 사용하 여 아르곤 가스에서 진행한다. 개시제인 1.2 비스 디에틸라미노 2 옥사에타놀레이트 리튬의 양 은 몰을 넘지 않는다. 공정이 시작된지 15 60초 후에 디메틸포름아미드와 빙초산의 부피 비율 10:1 혼합물로 반응 혼합물을 불활성화시키고, 폴리머를 물 속에 침전시켜, 여과로 분리, 세척한 후 60 에서 건조시킨다. 198 한러과학기술협력센터

217 유기, 폴리머, 바이오 화학 샤마닌 발레리 블라디미로비치, 화학 박사 폴리머화 메커니즘과 폴리머 합성 실험실 실장 전화 : (812) shamanin@hq.macro.ru 비선형 광학 및 photonic 결정 발색단 함유 폴리머 소재 발색단 그룹이 공유 부착된 코폴리메타크릴레이트, 폴리이미드, 폴리아미도이미드 및 폴리이 미도우레탄을 합성, 연구했다. 박막 편광 효율과 얻을 수 있는 2차 비선형 광학 성질의 수준을 결정하는, 코폴리메타크릴레 이트 내 발색단 그룹의 방향 지향적 완화를(orientational relaxation) 연구했다. 공유 부착되거나 정전기적으로 흡착된 발색단으로 기능화된 단분산 폴리머 나노입자의, 3차 원 배열된 광자 결정 앙상블은 광전자공학, 위성 통신 및 광 센서 제품용으로 유망한 소재이다. 에멀션 공중합화로 표면 카복실 그룹 단분산 서브마이크론 입자들을(폴리스티롤 코 메타크릴 산) 합성했다. 이 입자들로 음전하를 띤 입자 표면층에 흡착된 음이온 염료가 있는 광자 결정 막을 제조했다. 제조된 막들은 특정 방향으로 빛이 떨어질 때 염료 발광 띠로 덮이는 광자 밴드 갭을 갖고 있다. 발광 강도는 유기 용매 증기 속에서 가역적으로 변화한다. 동 효과는 수 종의 검출 대상 물질을 동시에 검출하는 용도의 가스 센서 기판 칩 설계에 사용할 수 있다. 야키만스키 알렉산드르 바디모비치, 화학 박사 광학 기구용 폴리머 나노소재와 인조 물질 합성 실험실 실장 전화 : (812) yak@hq.macro.ru 199

218 러시아 화학기술 현황 발색단 함유 모노분산 폴리머 나노입자 카복실, 알데히드, 아미노 그룹 표면 농도 μg eq/м 범위의, 직경 30nm에서 5.3μ 까 지의 단분산 폴리머 입자 제조 공법을 개발했다. 분자 각인을 사용한 핵(seed) 헤테로상 공중합화로, 분자 지문과 센서 염료 표시기를 가진, 표 면 층에 공유 결합된, 새로운 직경 nm 디비닐벤졸 과 스티롤의 코폴리머 의 폴리머 단 분산 나노입자를 제조했다. 입자들의 자가 조립으로, 기체 상에서 해당 검출 대상 물질이(메탄올, 에탄올, 아세톤, 벤졸 및 톨루올) 존재할 경우 염료 표시기 발광 스텍트럼에서 변화를 보여주는 나노 층 샘플이 형성되었다. 제조된 나노 입자들은 휘발성 유기 화합물에 대해 광학적인 반응을 가진 chemi sensory 소자 의 기본으로서 유망하다. 멘쉬코바 아나스타시야 유리예브나, 화학 박사 폴리펩타이드 및 폴리머 microsphere 합성 실험실 전화 : (812) asya@hq.macro.ru 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 니콜라예프 무기 화학 연구소 주소 : , 노보시비르스크, 프로스펙트 아카데미카 라브렌티예바 3 전화 : (383) 팩스 : (383) niic@niic.nsc.ru 금속 유기 배위 폴리머 저렴한 광학적 순도 리간드로 다공성 호모키랄 금속 유기 배위 폴리머를 합성하기 위한 어프 로치를 개발했다. 200 한러과학기술협력센터

219 유기, 폴리머, 바이오 화학 배위 리간드 및 스페이서 분자를 사용함으로 인해 빈 공간의 부피가 최대 70%에 이르는 고 다공성 구 조를 개발할 수 있었다. 호모키랄 골조의 안정적인 3차원 기공구조 아연 락테이트 트리프탈레이트 배위 폴리머 합성된 배위 폴리머는 특히 약품 형태의 입체 선택 성 크로마토그래피 컬럼 상의 라세미 혼합물 분리용 흡착제로 사용할 수 있다. 페딘 블라디미르 페트로비치, 화학 박사 클러스터 및 초분자 화합물 화학 실험실 실장 전화 : (383) , cluster@niic.nsc.ru 러시아 과학 아카데미 토프치예프 석유화학 합성 연구소 주소 : , 모스크바, 레닌스키 프로스펙트 29 전화 : (495) tips@ips.ac.ru 새로운 등급의 고투과성 유리형 폴리머 첨가제 실리콘 치환 폴리노르보르넨과 폴리트리사이클로넨 새로운 등급의 고투과성 유리 형상 폴리머를 합성했으며, 동 폴리머는 단순한 기체와(예를 들 어, СО2) 탄화수소(С1 С4) 투과성이 높은 것이 특징이다. 우수한 막형성 성질 및 기계적 성질을 지닌 고분자 폴리머 제조용, 효과적인 Ni 및 Pd 촉매 제를 선별했다. Me3Si 치환제의 수를 증가시키면 첨가제 폴리노르보르넨의 기체 분리 성질이 개선된다. 201

220 러시아 화학기술 현황 두 개의 Me3Si 치환제를 가진, 합성된 폴리트리사이클로넨은 우수한 기체 분리 성질과 함께 СО2 추출시, 흡착 액체에 대한 높은 화학적 안정성과 상당히 거친 CO2 탈착 조건에서(40기압, 100 ) 열기계적인 안정성을 갖는다. 핀켈쉬테인 예브게니 쉬메로비치, 화학 박사 실리콘 유기 및 탄화수소 고리 화합물 실험실 실장 전화 : (495) Е-mail : fin@ips.ac.ru 혈전 방지 폴리머 소재 혈액과 접촉하는 제품, 예를 들어 인공 혈관, 신체 내에 이식하는 인공 장기 부속, 인공 혈액 순환 기계의 혈로, 혈액 보관 및 수혈용 용기 제조에 널리 사용되는 소재 제조 공법을 개발했다. 동 공법은 폴리머와 변형제를 혼합하는 것으로, 변형제로는 혈액 응고 시스템에 대해 불활성 인 % 질량 수용성 화합물을 사용한다. 혈액 응고 시스템에 대해 작용하지 않으면서 혈소판 점착성이 낮고 소재 표면에 섬유소 혈전 을 형성하는 능력을 가진 혈전 방지 폴리머 소재를 제조했으며, 섬유소 덩어리 형성 시간이 60 80초에서 초로 증가한 것이 이에 대해 증거해주고 있다. 발루예프 레프 이바노비치, 화학 박사 고분자전해질 및 의학 생물학적 폴리머 화학 실험실 전화 : (495) ivaluev@ips.ac.ru 폴리 하이드록시알케이네이트 인조 생분해 소재 표준 장비로 열 파괴온도보다 더낮은 온도에서( ) 생분해되는 폴리머를 처리 혼합할 수 있는 조건을 판별했다. 폴리하이드록시부티레이트/발레레이트 코폴리머의 구조를 판별했으며 각기 다른 모노머 비율 202 한러과학기술협력센터

221 유기, 폴리머, 바이오 화학 에서 결정상 형성 특징을 연구했다. 분자량 kda의 고순도 폴리하이드록시부티레이트 는 탄성 계수 1.2 GPa, 강도 25 MPa, 절단 신장율 10%를 갖는다. 가장 활성이 큰 생 파괴 제 폴리하이드록시부티레이트, 폴리하이드록시부티레이트/발레레이트 및 그 인조 소재들을 (Aspergillus caespitosus) 선별하고, 담자균 Panus tigrinus의 폴리알케이노에이트 생분해에 대 한 능력을 증명했다. A. caespitosus는 폴리하이드록시부티레이트와 함께 폴리하이드록시부티레이트 및 바이오폴 소 재 막을 분해시키며, 그 파괴 속도는 제조 기술, 분자량 및 폴리머의 결정성 수준에 따라 달라진다. 동 연구는 러시아 과학 아카데미 생물학의 기초 문제들 연구소와 같이 진행하고 있다. 폴리머 실리케이트 나노 인조 물질 고체상 형성 향상된 물리기계적 및 마찰공학적 성질을 가진, 원래 소재의 청결성에 대한 요구가 최소인 폴리머실리케이트 컴포지트의 고체상 형성. 합성에는 두 단계가 포함된다. Na+ 몬트모릴로나이트의 분쇄와 초분산 분말 제조. 필러와 폴리머 직접 합성, 초고분자 폴리에틸렌과 고밀도 폴리에틸렌 분말이 사용된다. 인조물질의 물리기계적 및 마찰공학적 테스트 결과에 따르면 기계 활성 가공 공법의 높은 효 율이 입증되었다. 즉 20% 질량에서 초고분자 폴리에틸렌 탄성계수는 2배 증가했고; 비교 신장 율은 최소 12% 감소했으며, 마찰율은 18% 감소, 내마모성은 70% 증가했다. 20% 질량을 채워 넣었을 때 고밀도 폴리에틸렌 탄성 계수와 항복 강도는 40% 증가했고, 마찰율은 27% 감소했 으며, 내마모성은 7배 증가했다. 동 결과들은 기존 액체상 공법으로 개발된 인조 물질들의 결과들과 비견되며 상회한다. 동 개발은 모스크바 강철 합금 대학과 같이 수행했다. 게라신 빅토르 아나톨리예비치, 화학 박사(Ph. D) 물리화학적 공정 실험시 전화 : (495) gerasin@ips.ас.ru 203

222 러시아 화학기술 현황 러시아 과학 아카데미 젤린스키 유기 화학 연구소 주소 : , 모스크바, 레닌스키 프로스펙트, 47 전화 : (499) 팩스 : (499) SECRETARY@ioc.ac.ru 프토르삼 39 새로운 소수성 및 소액성 제제 중량%의 페르플루오르카본산 실리콘 유기 아미드 С3F7OCF(CF3)CF2OCF(CF3)C(O)NH (CH2)3Si(OAlk)3; 유기용매 중량%, 비이온성 유화제 및 물 중량%를 포함하고, 건축 재료 및 구조의 소수성, 소액성 보호를 보장하는 수성 에멀젼 인조물질을 개발했다. 석회 및 석고 프토르삼 39으로 마감한 후 재료의 흡수성이 13배 이상 감소했다. 물과 유기 액체에 의한 젖음 접촉 각이 (물)과 (엔진 오일)로, 불소수지 4(112 0 )의 수치보다 훨씬 높다. 소수화된 샘플의 증기투과율은 가공하지 않은 것과 비교하여 적어도 5% 감소했으 며, 방수 능력은 97% 증가했다. 간행물 사하로프 А.М., 야로쉬 А.А., 크루콥스키 S.P. 등. 환경의 유해 영향으로부터 건축 소재 및 구조 보호용 수성 에멀젼 인조물질. 러시아 연방 특허 ( ). 사하로프 알렉세이 미하일로비치, 화학 박사, 폴리머 화학 실험실 실장 전화 : (499) as@zelinsky.ru 열가소성 강화 폴리머 인조 소재 무제한의 생명력을 갖고 있는 것과 유사하고 제조시 장비에 대한 부식 작용이 없는, 무독성 소재를 제조했다. 204 한러과학기술협력센터

223 유기, 폴리머, 바이오 화학 동 소재는 교대로 교차되는, 올레핀이나 디엔 폴리케톤 질량% 폴리머 막 30 45질 량%과 강화 섬유 필러나 폴리케톤 질량%와 강화 섬유 필러를 가지고 있는, 일산화 탄소 코폴리머를 포함하고 있다. 제조 공법은 섬유 필러에 폴리케톤과 막을 도포하거나 폴리케톤만을 도포하고, , 압력 2 6 МPа 에서 형성하고, /분의 속도로 냉각시키는 것을 포함한다. 사용 분야 기계 및 선박 건조, 우주 항공 산업용, 예를 들어 얇고 두꺼운 동체와 같이 복잡한 사양의 부속 제작용 구조적 플라스틱. 간행물 벨로프 G.P., 스미르노프 Yu.N., 골로드코프 О.N., 노비코바 Е.V. 열가소성 강화 인조 소재 및 그 제조 공법. 러시아 연방 특허 ( ). 205

224 러시아 화학기술 현황 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 석유 가스 문제 연구소 주소 : , 야쿠츠크, 악짜브리스카야 거리 1 전화/팩스 : (4112) ipog@ipng.ysn.ru 가열 온도 자체 조절 폴리머 전도 소재 전기 히터 열배출 소자용, 엘라스터머 및 탄소 필러 소재 전기전도 폴리머 인조 물질을 개발 했다. 기술 특성 비교 전기 저항 : 옴 м 저항의 양 온도계수(PTCR) : 도. 1 자체 조절 온도 영역 : 밀도 : g/см 3 동 소재는 침해적 환경에서 내성이 강하고 다른 소재들에 대해 불활성적이다. 동 소재는 전기 히터에서 온도 조절기를 사용하지 않고 온도를 조절해준다. 주요 장점은 높아진 가열 허용온도와, 인조 물질 성분내에 포함되는 소재 전기 성질 온도 종 속도를 특징짓는 컴포넌트 선택으로 얻을 수 있는 자체조절 효과이다. 동 소재로 제작된 히터는 열조절 장치가 없으므로 안전성과 신뢰성이 강화되고, 특히 가변 가열 조건에서 전력 소모를 절감한다. 동 소재는 폼폴리우레탄 단열재와 함께 폴리에틸렌 도관 가열용으로 사용된다. 기타 사용분야 동종 가열재는 석유가스 산업이나 공공 유틸리티에 파이프, 하수, 반 냉각 장치의 장기 보온 과, 극한 저온시 공학제품들과 구조물 가열용으로 사용할 수 있다. 206 한러과학기술협력센터

225 유기, 폴리머, 바이오 화학 오흘로프코바 아이탈리나 알렉세예브나, 재료 공학 실험실 실장 전화 : (4112) okhlopkova@yandex.ru 트리보공학 폴리머 및 엘라스토머 나노 컴포지트 소재 폴리테트라플루오르에틸렌, 초고분자 폴리에틸렌, 부타디엔 니트릴 및 불소고무 기반 내마찰 성 및 밀봉 소재들을 개발했다. 나노입자의 자연적 분극 충전이 폴리머 결정화 메커니즘에 미치 는 영향에 기초한 나노 컴포지트 형성 법칙을 규명했다. 변형제로 온화한 기계 화학적 합성, 열 산화 및 열기체역학적 공법으로 제조된, 활성화된 화 합물을 사용했다. 폴리머의 화학적 구조 및 조직의 특성들로 인해 혼합물의 위상 형태를 재구성 하여 소재에 특정 특성을 부여할 수 있다. 개발된 폴리머 나노 인조 물질은 내마모성이 향상되고( 배), 지지력과 변형강도가 향 상되며, 마찰율이 감소된 특징이 있다. 동 폴리머 소재는 , 30 МPа, 침해적 작업 조건에서 사용할 수 있다. 개발된 밀봉 엘라스토머 나노 인조 물질은 대량 생산 고무와 비교하여 향상된 내한성(2 3배), 내마모성(2배) 및 침해 안정성을(2 10배) 가지고 있으며, 침해적 매질이 유출되거나 주변 환경 을 오염시킬 염려가 없어 환경 안전성이 향상되었다. 사용 범위는 이다. 사용 분야 다양한 용도, 특히 채석 중장비(불도저, 덤프 트럭, 굴착기), 광물 채굴 및 석유 화학 기업의 기술 장비들, 지구 물리학적 지상 및 해양 탐사 기구들, 천공 기계, 중량급 수송 항공기의 마찰 유니트에서 제한 윤활 및 건마찰 시 사용되는 밀폐제 및 일반 베어링. 간행물 오흘로프코바 А.А., 페트로바P. N., 표도로프 А.L. 내마모성 인조 물질 제조 공법. 러시아 연방 특허 ( ) 207

226 러시아 화학기술 현황 오흘로프코바 А.А., 페트로바P. N., 고골레바 О.В., 마로바 L.Ya. 트리보 공학용 폴리머 인 조 물질. 러시아 연방 특허 ( ) 오흘로프코바 А.А., 페트로바P. N., 슬렙쪼바 S.А. 등. 내마찰성 폴리머 인조물질. 러시아 연방 특허 ( ). 오흘로프코바 아이탈리나 알렉세예브나, 재료 공학 실험실 실장 전화 : (4112) okhlopkova@yandex.ru 러시아 과학 아카데미 화학 물리학 문제 연구소 , 모스크바 주, 체르노골로프카, 프로스펙트 아카데미카 세묘노바, 1 전화 : (495) ,(49652) 팩스 : 8(49652) psi@icp.ac.ru 고강도 에폭시 인조 물질 넓은 온도 영역에서 작동하며, 기계 및 선박 건조, 우주 항공 산업, 예를 들어 박벽 및 두꺼운 벽 동체를 가진 복잡한 형태 부속 제조에 사용되는, 고강도 유리, 탄소, 유기 및 붕소 플라스 틱 제조시, 침투제로 사용되는 인조물질을 개발했다. 디글리시딜 에테르 레조르시놀 및 에피클로르하이드린과 트리페놀의 농축물 비율은 1:9 9:1 이다. 1차 방향족 아민으로서 메타페닐렌디아민이나 4.4' 디아미노디페닐메탄을(그 공정 혼합 물) 40:60 60:40의 비율로 사용한다. 3차 방향족 아민으로는 모노, 디, 트릴메틸 치환 피리딘 이나 모노비닐 치환 피리딘을 사용한다. 인조물질 제조 : 나노 소재 혼합물을 30 45분 올리고에테르 사이클로카보네이트와 khz주파 수에서 자외선 작용하에 혼합한다. 제조된 현탁액을 준비된 디글리시딜 에테르 레조르시놀 및 에피 클로르하이드린과 트리페놀의 농축물 혼합물과 섞는다. 이후에 방향족 1차 및 3차 아민의 혼합물 형태로 경화제를 투입한다. 준비된 인조 물질을 최대 온도155 단계적 모드에 따라 경화시킨다. 208 한러과학기술협력센터

227 유기, 폴리머, 바이오 화학 간행물 스미르노프 U.N., 벨랴예바 Е.А., 로젠베르그 B.А., 벨로프 G.P., 나트루소프 V.I., 파인쉬테 인 А.М., 오시프칙 V.S. 고강도 에폭시 인조물질과 그 제조 공법. 러시아 연방 특허 ( ). 벨로프 겐나디 페트로비치, 화학 박사, 올레핀 촉매 변환 실험실 실장 전화 : 8(49652) gbelov@cat.icp.ac.ru 카올린, 규조토 및 보크사이트 컴포지트 폴리에틸렌 합성 광물 필러 입자 표면에서 에틸렌 현탁 중합으로 폴리에틸렌 컴포지트를 제조했다. 동 공정의 차별적 특징은 에틸렌의 중합이 필러속에 자연적으로 고정화된 금속 산화물 촉매제에 의해 시 작된다는 것이다. 필러는 티타늄, 바나듐, 크롬, 기타 전이금속들의 산화물을 함유하고 있는 카올린, 규조토, 플 라스크, 보크사이트, 보크사이트의 슬러지들이다. 필어의 촉매 소스에 대해 중합화 이전에 그들 을 에틸렌, 트리에틸 혹은 트리리소부틸알루미늄으로 열산화 광물화, 심해 분해 및 화학적 활 성화를 시킨다. 공정의 장점 수행하기가 간단하고, 필러의 준비 단계와 및 МPа 에서 에틸렌의 현탁 중합 화 단계만을 포함한다. 유사 공정들과 달리 사용한 촉매 분리 단게와 용매 정류 단계가 없다; 무공해 : 가스 배출물, 액체 유해 방출물, 고체 폐기물이 없다; 질량% 초고분자 폴리에틸렌을 함유하고 있는 이상적인 균질 폴리에틸렌 컴포지트를 제조할 수 있다; 제조되는 인조 물질들이 높은 변형강도 특성을 갖고 있으며 구조적 및 일반적 공학 제품 용도로 사용할 수 있다. 209

228 러시아 화학기술 현황 동 기술을 실행하면 질량% 폴리에틸렌을 절감할 수 있으며, 독창적인 소재를 제조할 수 있다. 간행물 P.Е. 마트콥스키, I.V. 세도프, S.L. 사라톱스키흐, R.S.야룰린. 열가소성 인조 소재. //모든 소재들. 백과사전식 핸드북. 2011, 2호, p 방향족 탄화수소에 의한 에틸렌의 촉매 텔로머화로 고급 알킬방향족 탄화수소 제조 양기능 촉매제를 사용한 방향족 탄화수소에 의한 에틸렌의 촉매 텔로머화로 고급 알킬방향족 탄화수소 1단계 제조의 원리를 개발했다. 동 공정은 올리고 알킬화시 1단계로 고급 알킬방향족 탄화수소를 제조한다는 점에서 기존 공 정과 차별화된다. 양기능 촉매제 구성 원리를 개발했다. 성분 및 다른 요인들의 에틸렌 소모 역학, 고급 알킬방 향족 탄화수소 구조 및 성질에 대해 미치는 영향의 성질을 규명했다. 양이온 활성 센터의 고 반응 능력에 힘입어 고급 선형 알파 올레핀이 바로 방향족 탄화수소 알킬화에 사용된다. 고급 모노 혹은 폴리 알리방향족 탄화수소 선택적 제조 조건을 규명했다. 동 공정은 연속 작동 시범 장비로 개발 완료되었으며 상기 고급 알킬방향족 탄화수소 샘플도 개발, 테스트를 완료했다. 마트콥스키 표트르 예브게니예비치, 화학 박사 석유 화학 공정 실험실 실장 전화 : 8(49652) pem@icp.ac.ru 폼폴리스티롤 제품 및 그 제조 장비 폼폴리스티롤 제품 제조 신 공법을 개발했다. 동 공법은 원래 모노머에 이산화탄소를 투입할 수 있게 해 주는 고 생산성 전면 중합 공법에 기반을 두고 있는데, 이 이산화 탄소는 중합시 210 한러과학기술협력센터

229 유기, 폴리머, 바이오 화학 잔여 모노머와 함께 초임계 상태로 전이된다. 폴리머의 용액 융용물이 반응로에서 출력될 때 감 속되면서 거품이 생기고, 성형기에서 냉각된다. 이때 폴리머에서 잔여 모노머와 초기 모노머에 들어 있던 바람직하지 않은 불순물들이 자체 추출된다. 기체상으로 전이된 СО2는 잔류 모노머 증기와 함께 재생한다. 정기적으로 성형기를 교환하면 연속성을 보장할 수 있다. 간행물 부타코프 А.А., 사브첸코 V.I., 코스틴 А.Yu., 크냐제프 Е.F., 구제예프 V.V., 말리쉐프 А.М. 폼폴리스티롤 제품 연속 제조 공법과 공법 구현용 장비. 러시아 연방 특허 ( ). 사브첸코 발레리 이바노비치, 화학 박사 촉매 수소첨가 및 산화 공정 실험실 실장 전화 : 8(49652) vsavch@icp.ac.ru 러시아 과학 아카데미 예니콜로포프 합성 폴리머 소재 연구소 주소 : , 모스크바, 프롭사유즈나야 거리 70 전화 : (495) 팩스 : (495) dir@ispm.ru 기능성 폴리유기 실록산 각 매크로 분자마다 둘 이상의 비닐 그룹을 포함하고 있는 기능성 폴리유기실록산을 개발했 다. 동 물질의 평균 성분은 다음의 공식으로 표현되는 원소사슬, 구조 비율을 포함하고 있다: 211

230 러시아 화학기술 현황 R SiO a C H SiO b R SiO c C H SiO d R R SiO e I 여기서 R 1 СН2=СН ; R 2 СН3 혹은 С6Н5 이다. 경화 가능한 실리콘유기 인조물질을 제조 했다. 동 인조물질은 위에 제시된(I)공식의 일련의 폴리유기실록산들, 중에서 기능성 폴리유기 실록산, 즉 각 분자에서 실리콘 원자들과 결합된 두 개 이상의 수소 원자를 포함하고 있는, hydrosilylation 촉매제 폴리유기하이드리드실록산을 포함하고 있다. 연결된 제품의 굴절율은 1.5이다. 동 인조물질은 발광 장치 캡슐화용이다. 기능성 폴리유기 실록산 경화가능 광학 장치 캡슐화용 인조 물질 개발에 적합하다. 경화 제품 은 기존 캡슐화제와 비교하여, 특히 고 굴절율, 열 및 일기 안정성과 같은 향상된 복합적 성질 을 가지고 있다. 간행물 무자파로프 А.М., 테베네바 N.А., 먀쿠셰프 V.D., 바실렌코 N.G., 파르쉬나 Е.V., 메쉬코프 I.B., 니시구티 쇼지, 야기누마 다이수케, 카마타 히로토시. 기능성 폴리유기 실록산과 그를 기 반으로 한 경화 가능 인조 물질. 러시아 연방 특허 ( ). 무자파로프 아지즈 만수로비치, 화학 박사 원소유기 폴리머 합성 실험실 실장 전화 : (495) aziz@ispm.ru 치환된 사이클로펜타논비티오펜 파생물 기반 코폴리머 태양광 및 전기화학 전지, 발광 다이오드 내 활성 층 제조용 나노 인조물질 성분 컴포넌트로서 사용 용도의, 일반 공식(I) 의 코폴리머를 제조했다. I 212 한러과학기술협력센터

231 유기, 폴리머, 바이오 화학 간행물 무자파로프 А.М., 포노마렌코 С.А., 미쉬콥스카야 Е.Н., 라주모프 В.Ф., 트로쉰 П.А., 수사 로바 Д.К., 코스쨔놉스키 В.А. 치환된 사이클로펜타논비티오펜 파생물 기반 코폴리머와 그 제조 공법. 러시아 연방 특허 ( ). 무자파로프 아지즈 만수로비치, 화학 박사 원소유기 폴리머 합성 실험실 실장 전화 : (495) aziz@ispm.ru 글로우 방전 플라스마에서 폴리머 합성및 변형 글로우 방전 플라스마에서 금속 표면상에 polyconjugated 구조 이방성 전기전도 폴리머 층 제조 공법을 개발했다. 기판에 수직면인 동종 층들의 전도성은 20 에서 Ом 1 см 1 (도핑되지 않은 상태에 서), 표면 전도성은 절연체 해당 수치 수준이다. 전기 전도 층들은 유기 용매 내에서 불용성이 며, 300 까지 가열한 후에도 성질을 보존한다. 요오드로 도핑된 1 아미노 9.10 안트라키논 기반 폴리머 층을 포함하고 있으며 옴 1 см 1 의 전기전도성을 가진 열안정성 전기전도 폴리머 층들을 제조했다 에서 우선적 으로 음극에서, 직류 방전 저압에서 1 아미노 9.10 안트라키논 증기의 중합화로 층을 제조했다. 여기서 음극은 5 30 분간 어떤 중합화 파라미터들의 결합에서도 필요한 층 두께를 달성하는데 충분한, 증기의 필요 압력을 보장해 준다. 그 다음 제조된 층을 요오드 증기로 도핑한다. 표면 에너지 증가를 위한, 다양한 브랜드의 폴리카보네이트 막의 글로우 방전에 의한 고효율 표면 변형법을 개발했다. 폴리카보네이트 처리는 플라스마에서 유입된 저에너지 전자의 표면 근접층 캡처로 유도한다. 동 공법은 특히 고효율 여과 소재 제조용, 폴리카보네이트 막 및 섬유 기반 반영구적 폴리머 일렉트릿 제조에 사용된다. 고압장에서 작업 수명이 향상된, 전기절연용 유리섬유 기반 내 고온 및 내열성 다층 폴리머 213

232 러시아 화학기술 현황 인조 소재, 진공에서 글로우 방전으로 변형한 내고온성 열가소성 접착제 및 폴리이미드 막 제조 원리를 개발했다. 동 소재들은 대량 생산에 사용하기에 유망하다. 간행물 드라체프 А.I., 길만 А.B., 쿠즈네쪼프 А.А. 열 안정적 전기전도 폴리머 층과 그 제조공법. 러시아 연방 특허 ( ). 쿠즈네쪼프 알렉산드르 알렉세예비치, 화학 박사 내열성 열 수지 실험실 실장 전화 : (495) 팩스 : (495) kuznets@ispm.ru 고 경화성 폴리이미드 성형 분말 성형 분말 형태의 폴리이미드를 제조하고 그 제조 공법을 개발했다. 동 공법은 하나의 방향족 디아민과 하나의 테트라카본산이나 그것의 유기 용매내의 디안하이드라이드와의 1단계 폴리사 이클로응축에 기반을 두고 있으며, 용매로는 하나의 방향족 모노카본산과 하나의 지방족 모노 카본 산 혼합물을 사용한다. 제조된 성형 분말은 입자 크기 1 20 μ, 경화수준 90% 이상으로, 에서 고압 고온 성형 공법에 의한 제품 제조 용도나 에서, 압출 및 사출 성형에 의한 고온 고압 성형 공법 사용 제품 제조 용도이다. 장점 합성 시간 단축, 제거하기 어려움 고온 비등 용매가 필요없다, 고 경화 수준에서 제조되는 성형 분말 품목 확대. 214 한러과학기술협력센터

233 유기, 폴리머, 바이오 화학 간행물 아스타호프 P.А., 쿠즈네쪼프 А.А., 시묘노바 G.К., 나르콘 А.L., 본다렙스키 G.S., 쩨겔스카 야 А.Yu., 스비덴코 Е.А. 고 경화 수준 폴리이미드 성형 분말 제조 공법. 러시아 연방 특허 ( ). 쿠즈네쪼프 알렉산드르 알렉세예비치, 화학 박사 내열성 열 수지 실험실 실장 전화 : (495) 팩스 : (495) kuznets@ispm.ru 러시아 과학 아카데미 프룸킨 물리화학 및 전기화학 연구소 주소 : , 모스크바 GSP-1, 레닌스키 프로스펙트, 31 전화 : (495) , 팩스 : (495) tsiv@phyche.ac.ru 폴리비닐포르말 기반 흡착 폴리머 소재 새로운 효과적인 흡착 폴리머 소재를 개발했다. 동 소재의 장점은 개방 기공 구조, 높은 기공성(88 94%), 기공 크기 제어가능, 높은 기계적 강도 및 여 과 능력, 낮은 유압 저항, 정화의 단순성, 화학적 내 성이다. 폴리비닐포르말 내 기공 구조 초기 건 소재는 유리형태(단단한) 상태이다. 주변 환경에서(기체, 공기, 오일, 연료) 물을 흡수하면 소재가 부풀어올라 탄성을 갖게 된다. 215

234 러시아 화학기술 현황 다공성 폴리비닐포르말 소재와 그 여과소자 특징은 다회 재생이 가능하다는. 사용 분야 기체의 여과 및 탈수와 액체상 방울 제거, 액체 여과 및 탈수(석유 및 석유 제품, 연료, 윤활유, 산업용 오일, 변압기 오일, 식물성 오 일의 정제). 로몹스코이 빅토르 안드레예비치, 화학 박사 실험실장 전화 : (495) lomovskoy@phyche.ru 러시아 과학 아카데미 극동 분원 화학 연구소 주소 : , 블라디보스톡, 프로스펙트 스토레티야 블라디보스톡 159 전화/팩스 : (4232) chemi@ich.dvo.ru 잉크 및 숨겨진 표지용 잉크 발광 첨가물 디(니트레이트)아세틸아세토네이트비스(1.10 페난트롤린)란타노이드(III) 희토 금속 혼합 리간드 등급의 새로운 화학 화합물을 제조했다. 동 화합물은 증권의 위조 방지를 위한 숨겨진 표시용 잉크 발광 첨가물로 적합하다. 동 첨가 물은 각기 독립적으로 자동 제어할 수 있는3가지 보호 성질을 가지고 있다. 첫번째 보호 성질은 자외선 작용하에 녹색 광선 발광 능력이다. 두번째 보호성질은 방사선 작용하에 녹색 광선 발광 능력이다. 216 한러과학기술협력센터

235 유기, 폴리머, 바이오 화학 세번 째 보호 성질은(열 발광) 자외선 및 방사선을 장기간 저장하여 가열시 녹생 광선을 발광하는 능력이다. 이로 인해 증권을 식별할 수 있으며, 위조 방지 효율을 향상시킨다. 간행물 미로치닉 А.G., 카라세프 V.Е. 잉크 및 증권의 숨겨진 표시용 잉크 발광 첨가물로 적합한 디(니트레이트)아세틸아세토네이트비스(1.10 페난트롤린)란타노이드(III) 화합물. 러시아 연 방 특허 ( ). 카라세프 블라디미르 예고로비치, 화학 박사 광 변화 소재 실험실 실장 전화 : (4232) karasev@ich.dvo.ru 광 변화 폴리머 막 폴리스베탄 광합성 과정중 생체에 의한 태양 에너지 이용률 증가를 위해 발광제로서 희토 원소, 안티몬, 주석, 망간, 붕소, 유기 화합물과 산화물을 함유하고 있는 인조 물질을 연구했다. 태양 스펙트럼 λ= 자외선을 파장길이 λ= 영역 광선으로 변환시키는 폴리에틸 렌과 발광 필러 기반 광변형 막을 개발했다. 결과로 식물 광합성 과정에 가장 유용한 분광 영역 의 광류 강도가 증가된다. 사용 분야 재배식물 수확량을향상시키기 위한 비닐하우스 막 : 오이(20 50%), 양배추(20 40%), 토마토 (20 40%), 상추, 시금치(20 50%), 음지 식물(인삼, 레몬그래스, 포도)(20 60%). 식물 성숙 기간 이 3 15주 감소된다. 동 소재는 러시아와 기타 국가들의 비닐하우스 재배에 성공적으로 테스트를 마쳤다. 217

236 러시아 화학기술 현황 간행물 미로치닉 А.G., P.А.지하레바, Т.V.세드코바, 카라세프 V.Е. 광화학적 행태 고압 폴리에틸 렌 내 안티몬과(III) 유로퓸(III) 복합 화합물 기반 발광 인조물질 // 물리 화학 저널 2007, 81권, 2, p 칼리놉스카야 I.V., А.N.자도로즈나야, 카라세프 V.Е. 유로퓸 화합물 기반 형광체 첨가 폴 리에틸렌 막의 발광성질 // 물리 화학 저널. 2008, 82권, 11, p 미로치닉 아나톨리 그리고리예비치, 화학 박사 광 변화 소재 실험실 실장 전화 : (4232) mirochnik@ich.dvo.ru 러시아 과학 아카데미 세묘노프 화학 물리학 연구소 주소 : , 모스크바, 코시기나 거리 4 전화 : (495) 팩스 : (495) icp@chph.ras.ru 위성 통신 분광 영역 고 투과성 도파관 제조용 광중합화 아크릴 인조 물질 B 평면 폴리머 도파관용 탄화수소 및 불소함유 모노머와 올리고머 합성 공법을 개발했다. 20개 이상의 탄화수소 및 불화 알콜, 글리콜 및 디올 모노 및 2기능성 금속 아크릴레이트를 제조하고 그 성질을 연구했다 로 굴절률 범위가 넓은, nm 근접 저 흡수 폴리머를 제조했다. 개발된 올리고머는 평면 도파관 제조용으로 사용되었다. 218 한러과학기술협력센터

237 유기, 폴리머, 바이오 화학 간행물 V.Т. 샤쉬코바, L.А. 펩쪼바, V.I.자파딘스키, V.I. 소콜로프, V.G.시스테르, Е.М. 이반니코 바. 위성 통신 분광 영역 고 투과성 도파관 제조용 광중합화 아크릴 인조물질 컴포넌트 합 성 // 화학 기술, 2011, 7. А.V.코토바, L.А. 펩쪼바, V.Т. 샤쉬코바, I.А. 마트베예바, V.I. 자파딘스키, V.G.시스테르, Е.М. 이반니코바. 위성 통신 분광 영역 고 투과성 도파관 제조용 광중합화된 아크릴 인조 물질. //화학 기술, 2011, 8. S.I. 몰차노바, V.I. 소콜로프, L.А. 펩쪼바, V.Т. 샤쉬코바, I.А. 마트베예바, V.I. 자파딘스 키, V.G.시스테르, Е.М. 이반니코바. 도파관 제조용 아크릴 인조물질과 그물형 소재의 광학 성질. 화학 기술, 2011, 9. 자파딘스키 보리스 이사코비치, 화학 박사(Ph.D) 반응 가능 올리고머 화학 실험실 실장 전화 : (495) zapadi@polymer.chph.ras.ru 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 화학 및 화학 기술 연구소 주소 : , 크라스노야르스크, 카를라 마르크사 거리 42 전화 : (391) 팩스 : (391) chem@icct.ru 초고분자 폴리에틸렌 기반 인조소재 무기 소재 나노 및 초분산 입자들로 변형한 인조소재를 제조했다. 고온 압축 및 성형으로 이들을 소재로 한 다음과 같은 특성 가진 광범위한 제품을 제조할 수 있다: 219

238 러시아 화학기술 현황 밀도, g/cm 인장 강도, Mpa 파단시 신장률, % 가소 상태로의 전이 온도, (하중, 초고분자 폴리에틸렌, 변형 성격에 따른 작동 온도 이하) , 10 4 /K에서 선 팽창 계수 1 2 침해적 환경에서 유사 제품들과 비교하여 10배 내 마모율이 향상되고 불소 수지, F 4 원판에 비교하여 작업 수명이 10배 향상된, 변형된 초고분자 폴리에틸렌 플레이트를 제조했다. 초고분자 폴리에틸렌 제품 : 플레이트, 고강도 섬유, 실링, 실링 링, 부싱 장점 높은 충격 강도, 균열 형성에 대한 저항성 내마모성 및 침해적 환경에 대한 내성 불소수지 마찰 계수와 비교하여 낮은 마찰율, 최대 200 에서 사용 가능 토양 및 입자 재료에 대한 낮은 흡착력. 사용 분야 벙커 유도 장치 및 외장재, 덤퍼 차체, 입자 및 점토 재료가 달라붙지 않는 차체 및 다양한 메커니즘 충격 하중 및 마모에 처하는 구조물 부속 및 요소 부식에 처하는 금속 구조물. 시범용 샘플을 제작했고 테스트를 시행했다. 220 한러과학기술협력센터

239 유기, 폴리머, 바이오 화학 간행물 G.Е. 셀류틴, Yu.Yu.가브릴로프, Е.N. 보스크레센스카야, V.А. 자하로프, V.Е. 니키찐, V. А. 폴루보야로프. 초고분자 폴리에틸렌 기반 인조 소재 : 성질, 사용전망. //안정적인 개발을 위한 화학, 2010, 3. 보스크레센스카야 옐레나 니콜라예브나, 화학 박사(Ph.D), 전화 : (3912) env@icct.ru 러시아 과학 아카데미 용액 화학 연구소 주소 : , 이바노보, 아카데미체스카야 거리, 1 전화 : (4932) 팩스 : (4932) adm@isc-ras.ru 초 분산 및 나노 분산 폴리테트라플루오르에틸렌 변형 폴리프로필렌 필라멘트 복합 폴리프로필렌 필라멘트 제조 공법을 개발했다. 약품 입자들은, 나노 및 울트라 크기로 인해, 섬유 형성 폴리머 내에 개별 상의 형태로 보존되면서 균일하게 분포된다. 가열된 상태에 서 입자들은 변형되며 횡방향으로 신장되어, 섬유 형성 폴리머의 원섬유에 평행하게 방향을 잡 는다. 필라멘트 내에 변형 첨가물이 균일 배열함에 따라 구조 결함이 제거된다. 변형된 필라멘트들은 향상된 강도와 성질의 균일성을 갖게 된다. 나노 및 초분산 폴리테트라 플루오르에틸렌 입자는 필라멘트 표면에 부분적으로 자리를 잡고, 이는 마찰 특성을 개선시킨다. 폴리테트라플루오르에틸렌으로 변형된 나노 및 초분산 필라멘트들은 처음 형성된 형태와 완 제품 형태로 재 처리할 수 있는 개선된 능력을 갖게 된다. 대량으로 염색되는 필라멘트 파손이 훨씬 감소된다. 221

240 러시아 화학기술 현황 변형된 폴리프로필렌 필라멘트 제조를 산업적으로 시험했다. 본 밀라멘트는 독창적인 복합적 성질을 지니고 있으며(저밀도, 항균성, 농축된 알칼리와 산에 대한 내성), 가격이 비교적 저렴하 여, 광범위한 품목 제품에 대한 적합한 원료로, 리본, 끈, 허리띠, 로프, 코드, 그물 및 트롤망, 의류용 기술적 직물 제조에 사용할 수 있다. 간행물 프라로코바 N.P., 바빌로바 S.Yu., 모르이가노프 А.P., 바자로프 Yu.М., 테레호프 А.S., 부즈 닉 V.М. 복합 폴리프로필렌 필라멘트 제조용 인조 물질 러시아 연방 특허 ( ). 프라로코바 N.P., 바빌로바 S.Yu., 모르이가노프 А.P., 바자로프 Yu.М., 테레호프 А.S., 부 즈닉 V.М. 복합폴리프로필렌 필라멘트 제조공법. 러시아연방 특허 ( ). 프라로코바 N.P., 쿠메예바 Т. Yu., 호레프 А.V., 부즈닉 V.М., 키류힌 D.P., 볼샤코프 А.I., 키치기나 G.А. 테트라플루오르에틸렌 용액 사용 가공을 통한, 폴리에테르 섬유 소재 고 호 수성 부여 // 화학 섬유, 2010년, 2, p 모르이가노프 안드레이 파블로비치, 공학 박사, 변형 섬유 소재 화학 및 기술 실험실 실장 프라로코바 나탈리야 페트로브나, 공학 박사 전화 : (4932) npp@isc-ras.ru 폴리머 chemosensory 소재 포르핀J aggregate로 도핑하고 가역 광학 рн 응답 능력을 보유한, рн 선택성 트리아세틸셀룰 로오스 멤브레인의 형성, 구조 및 성질을 연구했다. 트리아세테이트 셀룰로오스와( 질량%) 포르피핀 테트라암모니아염( 질량%) 소재 폴리머 chemosensory 소재를 제조했다. 동 소재는 용액 내 수소 이온 장기연속 등록시의, 가역 광학 인디케이터 용이다. 수소 이온에 대한 선택적 광학 반응성을 가지고 있으며, 테스트 대상 용액을 오염시키지 않고, рн 측정 매질 내에서 다회 사용할 수 있다. 222 한러과학기술협력센터

241 유기, 폴리머, 바이오 화학 간행물 쉐이닌 V.B., 아계예바 Т.А., 코이프만 О.I. 쿱쉬노바 S.А. 폴리머 chemosensory 소재. 러시 아 연방 특허 ( ). 코이프만 오스카르 요시포비치, 화학 박사 마크로사이클릭 화합물 기반 신소재 실험실 실장 전화 : (4932) koifman@isuct.ru 러시아 과학 아카데미 네스메야노프 원소 유기 화합물 연구소 주소 : , GSP-1, 모스크바, В-334, 바빌로바 거리, 28 전화 : (499) 팩스 : (499) larina@ineos.ac.ru 내마찰성 하악안면 외과 임플란트용 강화 나노폴리머 시스템 동 폴리머 인조물질은 폴리머 접합제 폴리메틸메타크릴레이트와(메틸메타크릴레이트 코폴 리머) 메틸아크릴레이트 및 모노머 메틸메타크릴레이트 의 혼합물, 과산화물 개시제, 셀룰로오 스 하이드레이트나 폴리아클릴로니트릴 섬유 소재 탄소 연속 필라멘트, 필러 하이드록시아파 타이트를 포함하고 있다. 동 인조물질은 천연 골 지수에 가까운 성질을 보유하고 있다. 동 소재는 하악 임플란트 제조용 허가를 받았다. 조합형 임플란트의 장점 폴리머 기본 물질의높은 물리 화학적 수치, 강화로 인한 신뢰성 향상, 223

242 러시아 화학기술 현황 연골과 마찰시 마찰 지수가 개선됨(2배)(«연골 대 연골» 마찰 대비), 생호환성, 제작의 단순성, 기계적 교정의 단순성, 소독의 단순성, 낮아진(1.5 2배) 라디칼형성 능력. 간행물 크라스노프 А.P., 토폴니쯔키 О.J., 아포니체바 О.V., 아라포프 N.S., 볼로쥔 А.I., 미찌 V.А., 울리야노프 S.А. 바이오 메디슨 소재용 인조물질, 그 제조공법 및 바이오 메디슨 용 재료. 러시아 연방 특허 ( ). 크라스노프 А.P., 호흘로프 А.Р., 토폴니쯔키 О.J., 아포니체바 О.V., 미찌 V.А., 솔로비요 바 V.А., 부진 М.I., 사이드 갈리예프 E.Е., 니콜라예프 А.Yu., 카시스 무니르, 쇼르스토프 Ya.V., 볼로쥔 А.I., 가브류쉔코 N.S. 바이오 메디슨용 내마찰성 인조물질 폴리머. 러시아 연방 특허 ( ). 크라스노프 알렉산드르 페트로비치, 화학 박사 필러 폴리머시스템 팀 팀장 전화 : (499) krasnov@ineos.ac.ru 다양한 음이온 및 양이온과의 이온액 내 중합 및 축 중합 반응 이온액을 사용하여 다양한 매질 내 폴리머를 제조했다. 다음 반응들이 실행되었다: 반응 속도 증가, 분자량 변환을 보장하는 불포화 모노머 라디칼 중합; 반응 속도가 증가된 비포화 모노머 광유도 중합; 중합 깊이 최대 90% 증가; 이온액 절편 모노머 라디칼 중합. 이온 매질 내 축 중합으로 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리옥사디아졸을 제조했다. 224 한러과학기술협력센터

243 유기, 폴리머, 바이오 화학 주요 장점 폴리머 형성 가속화 및 활성화; 이온액 다회 반복 사용 가능. 비고드스키 야콥 시묘노비치, 화학 박사 고분자 화합물 실험실 실장 전화 : (499) yasvyg@ineos.ac.ru 독창적인 특성을 가진 경사 폴리머 소재 제조 동 경사 소재들에는 분리경계면이 없이 고무에서 플라스틱으로 연속적인 이행이 이루어지며, 동시에 탄성 기계적 행태를 보유하고 있다. 변형된 제조 공법을 사용하면 중간 단계가 없고, 실온에서 주요 공정을 시행하며, 용매가 없 고, 획기적으로 시간을 절감시킨다(80%이상). 동 공법은 친환경적이며, 에너지 소비면에서 유 리하다. 다양한 유형의 인조 경사 소재 대량 제조에 유망하다. 동 공법으로 예전에 제조할 수 없던, 대량으로 광범위한 탄성 계수를 가진( МPа) 경 사소재를 제조할 수 있다. 동 소재들은 골조직과 그를 둘러싼 연골 조직을 모방한 고체 기본 물질 소재 임플란트로 사 용된다. 동 소재로 제품 본체에 연결이 편리한 진동 흡수 제품, 무소음 작동 롤러, 바퀴 및 작은 톱니, 정형 구두를 제작할 수 있다. 동 제품은 38회 국제 발명, 신제품, 신기술 전시회 에서 금메달을 수상했다(제네바, 스위스, 2010년.) 아스카드스키 안드레이 알렉산드로비치, 화학 박사 폴리머 소재 실험실 실장 전화 : (499) andrey@ineos.ac.ru 225

244 러시아 화학기술 현황 폴리머 저온 화학 합성 독창적인 나노기공 폴리머 구조 합성 및 초임계 이산화탄소 매질 내에서 금속 나노입자의 금 속 내 함침 공법을 개발했다. 동 공법은 폴리에틸렌, 테플론, 랍산, 키토산 변형시 사용할 수 있다. 동 금속함유 나노시스템 귀중한 내마찰성, 의학 생물학 및 촉매 특성을 지니고 있다. 로진스키 블라디미르 요시포비치, 화학 박사 바이오 폴리머 저온 화학 실험실 실장 전화 : (499) loz@ineos.ac.ru 시안아크릴레이트 기반 폴리시안아크릴레이트 나노입자들과 나노캡슐들 동 나노입자는 고체 기공성 구의 깊이에 따라 이어지는 연속물이며, 나노캡슐은 고체 벽 속에 공동이 있는 구로, 그 공동 속에 유성 혹은 수성 상 물질을 함유하고 있다. 합성 조건에 따라 직경은 nm로 달라지고, 주어진 크기의 입자들을 제조한다. 개발된 나노입자 및 나노캡슐들을 향수나 화장품과, 염료 및 기타 특수 첨가물의 생리활성 및 방향족 물질 담체로 사용할 수 있다. 센체냐 나탈리야 그리고리예브나, 화학 박사(Ph.D) 원소유기 모노머 및 폴리머 합성 팀 전화 : (495) 한러과학기술협력센터

245 유기, 폴리머, 바이오 화학 학술회원 레베데프 합성 고무 과학 연구소 주소 : , 쌍 뻬쩨르부르그, 갑살스카야 거리 1 전화 : (812) 팩스 : (812) vniisk@vniisk.cplus.ru 풀러렌 함유 폴리우레탄 제조 풀러렌 함유 폴리우레탄은, 모노머 디이소시아네이트와 수소활성 원자들을 함유한 화합물들 로 사전 처리한, 이오시안함유 화합물과 비함유 기능성 풀러렌 그룹과의 혼합으로 제조한다. 모노머 디이소시아네이트에는 С60, С70, С120 이나 그 화합물을 에서 질량% 수량으로 투입하여, 1분 3시간까지 혼합시키면서 유지한다. 모노머로 2.4 톨루일렌디이소시아네이트, 2.4, 2.6 톨루일렌디이소시아네이트, 4.4' 디페닐메탄 디이소시아네이트와 같은 것들을 사용할 수 있다. 타깃 폴리머에 따라 제품을 활성 수소 원자를 포함한 화합물들과 상호작용시킬 수 있는데, 이 때 동종 화합물로는 부탄디올, 부텐디올, 트리 메틸롤프로판, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜, 방향족 디아민과, 그 화합물들을 사용할 수 있다. 동 공정은 에서 2 3시간 질량 내에서 진행되며, 차후 에서 2 12시간 유지하 면서 혼합한다. 동 공법은 단순하며, 용매가 필요하지 않고, 공정 시간이 훨씬 단축되고, 고강도 수치를 가진 풀러렌 함유 폴리우레탄을 제조할 수 있다. 간행물 스테파노바 Т.V, 보즈냐콥스키 А.P., 하차투로프 А.S., 드리트리예바 Т.S., 람쉬 А.S., 그리 고랸 G.V. 풀러렌 함유 폴리우레탄 제조 공법. 러시아 연방 특허 ( ). 그리고랸 갈리나 빅토로브나, 화학 박사(Ph.D), 전화 : (812) info@fgupniisk.ru 227

246 러시아 화학기술 현황 테트라플루오르에틸렌 기반3중 브롬함유 코폴리머 새로운 내열 내침해성 소재용 테트라플루오르에틸렌 기반 브롬 함유 코폴리머를 제조했다. 동 공법은 테트라플루오르에틸렌, 페르플루오르알킬비닐 에테르 및 브롬함유 모노머 공중합에 기반을 두고 있다. 동 공정은 광석에 용매를 섞은 것을 주기적으로 공급하면서 상압을 유지하는 가운데 진행된 다. 브롬함유 코폴리머로는 ω 브롬페르플루오르알킬아릴 에테르를 사용하는데 그 일반 공식은 CF2=CFCF2O(CF2)kCF2Вr, 여기서 k=1 3이다. 동 공정은 고 수율 코폴리머 제조를 보장한다. 동 코폴리머 기반 가황물은 개선된 압축 후 잔류 변형 지수를 보유하고 있으며, 기타 우수한 물리 기계적 성질을 유지한다. 간행물 구바노프 V.А., 주라블레프 М.V., 코코틴 I.V., 레베데프 N.V., 블라고다토바 О.V., 시뉴틴 Е.V., 그리고랸 G.V. 내열 내침해성 소재용 테트라플루오르에틸렌 기반 3중 브롬 함유 코 폴리머와 그 제조공법. 러시아 연방 특허 ( ). 그리고랸 갈리나 빅토로브나, 화학 박사(Ph.D), 전화 : (812) info@fgupniisk.ru 카르포프 물리화학 연구소 주소 : , 모스크바, 페레울록 오부하 3-1/12, bld. 6 전화 : (495) 팩스 : (495) secretary@cc.nifhi.ac.ru 폴리테트라플루오르에틸렌의 나노구조화된 변형물 제조 기계 및 메커니즘의 마찰 유니트 내마찰성 및 실링 부속용 개선된 다회 사용 특성을 가진 나 노구조화된 변형 폴리테트라플루오르에틸렌 제조 기술을 개발했다. 228 한러과학기술협력센터

247 유기, 폴리머, 바이오 화학 동 기술의 핵심은 나노수준( nm) 폴리머 사슬 화학 구조 최소 변경 조건에서 폴리머의 초분자 구조 방사선 유도 변형이다. 방사선 변형 후의 폴리테트라플루오르에틸렌 구조 동 공법을 사용하면 보관시 입체 필러를 사용하지 않고 폴리테트라플루오르에틸렌에 초고 내 마모 및 내방사성, 탄성 : 높은 내화학성 및 내열성, 내한성, 저 마찰율, 높은 절연 및 내흡착성 을 부여할 수 있다. 변형시 폴리테트라플루오르에틸렌의 거시적 특성 변화 내마모성 증가, 강철에 대한 건마찰율 최대 20% 감소, 크리프 속도 30 50배 감소, 탄성 계수 최대 50% 증가, 마찰 유니트와 실링에서 허용 작동 온도(최대 20 МPа 하중 및 3 м/s 속도) 200 (원래 폴 리테트라플루오르에틸렌은 ), 내방사능성 100배 증가. 막대, 부싱, 플레이트, 필름 형태의 소재 시범 샘플을 제조했다. 변형된 폴리테트라플루오르에 틸렌 시범 생산시설을 구축하고, 유압 및 공압 실린더, 밸브 및 제어 밸브와, 전기 절연제, 시설 지주 부분의 새로운 내마찰성, 실링 및 절연 소재 벤치 테스트 및 사용 테스트를 시행했다. 동 메커니즘의 작동 수명과 수리시기 간 작동 수명이 유례없이 높다는 결론을 얻었다. 2010년 12월 러시아 나노기술 주식회사 감독 협의회는 카르포프 물리화학 연구소의 기술을 기초로 한, 나노변형 폴리테트라플루오르에틸렌 기반 실링 및 내마찰성 구조적 소재 생산 시설 구축 프로젝트에 동사의 참여를 승인했다. 프로젝트 시작 2012년 1월. 생산 시작 2013년 6월. 프로젝트 예산 12억 8천만 루블. 229

248 러시아 화학기술 현황 간행물 А.V. 페트롭스카야, S.А.하티포프. 폴리테트라플루오르에틸렌 기반 나노변형된 인조 소재 의 마찰공학적 성질. 재료 공학, 2011, 4. S.А. 하티포프, Е.М. 코노바, N.А. 아르타모노프. 방사선 변형된 폴리테트라플루오르 에틸 렌 : 구조와 성질(러시아 멘델레예프 화학회 저널), 2008, LII권, 5, p 아르타모노프 N.А., 하티포프 S.А. 폴리테트라플루오르에틸렌 방사선 화학 변형 공법 및 그 기반 소재. 러시아 연방 특허 ( ). 하티포프 세르게이 아메르쟈노비치, 물리수학 박사 폴리머 소재의 방사선 내성 실험실 실장 전화 : (495) Е-mail : khatipov@cc.nifhi.ac.ru 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 노보시비르스크 보로쥐쬬프 프 유기 화학 연구소 주소 : , 노보시비르스크, 프로스펙트 아카데미카 라브렌티예바9 전화 : (383) 팩스 : (383) benzol@nioch.nsk.ru 시아닌 염료의 J aggregated 필름 수소화 붕소 및 카르보란의 새로운 클러스터 파생물로 도핑한, 요오드화물 프세우도이소시 아닌 염료 J аggregats 박막을 순수한 형태와 폴리머기판으로 제조하고, 그들의 열 성질, 광학 성질, 비선형 광학 성질을 연구했다. 현대 양자 전자공학용 광선원용, 분자 여기자 조절 가능 흡수 밴드를 가진 안정된 나노미터급 요오드화물 프세우도이소시아닌 J аggregats 박막을 최초로 제조했다. 230 한러과학기술협력센터

249 유기, 폴리머, 바이오 화학 집성화된 필름은 수십에서 수백장 샘플의 см 크기 유리기판으로 제조할 수 있다. 사용 분야 피코초나 수백 펨토초의 스위칭 시간을 가진 신호 병렬처리 광학 및 무선 통신 시스템의 차 세대 초고속 광학 스위칭 장치. 쉘코브니코프 블라디미르 블라디미로비치, 화학 박사(Ph.D) 유기 광민감 소재 실험실 실장 전화 : (383) vsh@nioch.nsc.ru 반사 및 투과 홀로그램 기록용 광폴리머 인조 물질 동 인조물질은 폴리머 접합제와, 폴리머 도너 컴포넌트, 염료 감작제와 수소 원저 도너 모노머 로서 N 아크릴로일 화합물을 가지고 있는, 모노머 컴포넌트 및 광자유도 시스템을 포함하고 있다. 동 인조물질 기반 홀로그램 소재는 전체적 특성에서 세계적 선두 업체인 DuPont사(미국) 제 품에 뒤지지 않는다. 다른 소재들과는 달리, 동 홀로그램 소재는 무공해이며, 처리가 단순하고, 습식 처리 공정이 필요하지 않으며, 실시간으로 홀로그램을 기록할 수 있고, 기록 파장 길이 예서 비파괴 판독을 실행할 수 있다. 다양한 가시 분광 영역에서 실시간으로 입체 상 통과 및 반사홀로그램 기록용, 새로운 홀로그 램 소재가 개발되고 있다. 티옥산톤 양이온 파생물을 기반으로 일련의, 수 개의 광화학적 활성 센터 중심을 갖고 있는, 단일양자 및 두 양자 홀로그램 소재 레이저 광중합 발색단 개시제를 개 발했다. 개발중인 홀로그램 소재에 광자결정 구조를 기록할 수 있는 가능성을 입증했다. 사용 분야 영상 홀로그래피, 3차원 광학 메모리 장치, 디스플레이. 동 연구는 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 자동화전자계측연구소와 공동으로 수행했다. 231

250 러시아 화학기술 현황 유한 책임회사 "나노테흐센터" 주소 : , 탐보프, 소베츠카야 거리 51 전화 : +7(4752) , 탐보프, 레닌그라드스카야 거리 1, " 나노테흐센터 " 전화 :(4752) , 팩스 :(4752) nanotam@yandex.ru 나노구조화된 소재 "타우니트" 폴리머 인조 소재 흑색 그래뉼 분말 형태 1차원 나노규모 실사 형태 다결정 그래 파이트 형성물인 탄소나노구조 소 재 "타우니트"를 개발했다. 탄소나 노구조 소재 그래뉼은 다중벽 튜 브가 얽여진 더미같은 구조를 갖고 있다(MWNT). 탄소나노구조 소재 "타우니트"를 사용하여 광범위한 폴리머 인조소재를 제조했다: a) 고체상 사출 성형 사용. 테트라플루오르에틸렌과 고온에서 초고분자 폴리에틸렌 + 탄소나노구조 소재 인조물질을 사 용으로 절단 조건에서 강도가 1.5 2배 증가했다. b) 페닐론 기반. 방향족 폴리아미드 페닐론을 С 2탄소 나노 튜브로 채웠을 때(3 10 질량.%) 폴리머의 사용 특 성을 다음과 같이 개선할 수 있었다 : 내열성 К 증가; 선형 팽창 온도계수 1.2배 감소; 압축 시 항복 강도와 탄성계수는 배 증가; 동 인조물질의 마찰율은 페닐론과 비교하여 배 감소; 연구한 보충 영역에서 내마모성 1.2 3배 향상. 232 한러과학기술협력센터

251 유기, 폴리머, 바이오 화학 c) 에폭시 디안 수지 기반 구조적 인조물질. 탄소나노구조 소재를( % 질량.) 필러로 사용하면 강도 특성을 배 현저히 증가시 킬 수 있다. d) 합성 고무 기반 나노변형 인조물질. 탄소나노구조 소재 "타우니트"를 첨가하면 3 12배 sk를 증가시키며, 특히 저온 및 낮은 전단 속도에서 효과가 크게 나타난다. 전단속도가 증가함에 따라 변형된 폴리머의 열전도성 수치가 증가하는(25 30%) 것이 관측된다. e) 탄소필러 폴리아미드 6(CFP 6/15) 및 저압 폴리에틸렌 기반 폴리머 인조물질. 탄소나노구조 소재 "타우니트"를 첨가하면 다음 효과가 있다: 비교 충격 강도 1.5배 및 허용 하중 8배 증가; 마찰율 2배 감소 간행물 부랴 А.I., 트카체프 А.G., 네그로프 V.L., 카자코프 М.Е. 폴리머 인조물질. 러시아 연방 특 허 ( ). 러시아 멘델레예프 화학 기술 대학교 주소 : , 모스크바, 미우스카야 플로시치 9 전화 : +7(499) 팩스 : +(495) rector@muctr.ru 가연성이 저하된 열전기전도 폴리머 열 및 전기 전도성이 향상된 인조소재를 개발했다. 동 소재는 폴리프로필렌을 기반으로 제조 되며 다음과 같은 특성들을 가지고 있다: 233

252 러시아 화학기술 현황 비교 입체 전기저항 열전도율 파단시 피로응력 20 에서 om.m 80 에서 om.m 0,5 w/m. K 17,5 Mpa 파단시 신장률 15 % 충격 강도 16,5 kj/m 2 산소 지수 25 동 인조 소재로 만든 전기 필터는 다음 특성을 지니고 있다: 높은 가스 정화율(99 % 이상); 단순하고 편리하며 조립 기간이 적다; 장비 중량이 적다; 제조 및 운용 비용이 저렴; 침해적 매질에서 내성이 높다. 특성에서 동 소재는 유사품들보다 뛰어나다. 사용 분야 : 침해적 기체 정화용 전기 필터 부속 제조. 오시프칙 블라디미르 시묘노비치, 공학 박사 플라스틱 재처리 기술 학과 과장 전화 : (499) vosip@muctr.ru 신축성 폼폴리우레탄 및 유기 변형 다층 알루모실리케이트 기반 나노인조물질 개발된 나노인조물질은 향상된 물리 기계적, 열물질적성질과 내화성을 보유하고 있으며 연소 시 독성 산물 함량이 현저히 감소되었다. 234 한러과학기술협력센터

253 유기, 폴리머, 바이오 화학 축중합시 직접 제조하는 신축성 폼폴리우레탄 기반 폴리머 나노인조물질 제조공법을 최초로 개발했다. 동 소재는 원래 폼폴리우레탄과 비교하여 여러 개선된 성질을 가지고 있으며 "2컴포 넌트" 기술 방식으로 합성되었다. 컴포넌트 "А"는 폴리올, 물, 촉매제와 안정제의 혼합물이다. 컴포넌트 "B"는 톨루일렌디이소 시아네이트와 폴리이소시아네이트의 혼합물이다. 100:40 비율로 취한 "А" 와 "B"를 혼합기에 서(1400 회전/분) 혼합하여, 혼합물을 틀에 붓고 여기서 거폼화 및 숙성을 거쳤다. 나노인조물질은 폴리올 내에 intercalated알루미노실리케이트를 in situ 축중합하는 공법으로 합성되었다. 사전에 폴리올을 유기변형된 알루미노실리케이트와 고속 분산기(5000 회전/분)를 사용하여 한 시간 동안 혼합했다. 동 공법으로 만든 나노인조물질 샘플을 위에 제시되었다. 오시프칙 블라디미르 시묘노비치, 공학 박사 플라스틱 재처리 기술 학과 과장 전화 : (499) vosip@muctr.ru 특수 용도 보호 기능성 에폭시 소재 할로겐 함유 폴리머와 복합적인 독특한 성질을 지닌 반응성 에폭시 소자 함유 폴리머 및 올 리고머 기반 인조 물질을 개발했다. 동 소재 개발시, 제조 및 재처리시 물리 기계적 변환 연구 와 관련된 여러 중요 문제들을 해결했다. 새로운 구조 및 성질 조절 공법들을 개발했으며, 복잡 한 다중 컴포넌트 시스템 내 상간 상호작용의 특성을 연구했고, 다양한 요인들의 소재 성질에 미치는 영향을 알아냈다. 단단하고 신출성이 있는 블록들의 성질을 결합한 공간적 그물형 결합 구조를 제작할 수 있는 235

254 러시아 화학기술 현황 특수 변형공법들을 개발했으며, 재처리 공정을 강화했다. 실리콘 원소 유기 시스템을 사용하여 전기물리적 특성을 개선하고, 높은 화학적 내성 및 성질을 유지하면서 사용 온도를 향상시킬 수 있었다. 동 소재는 무독성이며 휘발성 용매를 포함하고 있지 않다. 보호코팅 성질 충격강도, kj/m 금속 흡착력, kgs/cm 개월간 30% 황산의 작용을 받은 후 흡착력, kgs/cm 개월간 30% 황산의 작용을 받은 후 질량 손실, % 최대 물 흡수율(3개월간), % 최대 0.6 수축, % 최대 0.8 우랄 전기구리 공장, в 우랄 폴리머 컴퍼니 (아바칸 시), 카갈림석유가스 주식회사, ОАО 국민 플라스틱 주식회사 등에서 소재 성질 시험을 시행했다. 소재 사용의 유망성을 입증했다. 오시프칙 블라디미르 시묘노비치, 공학 박사 플라스틱 재처리 기술 학과 과장 전화 : (499) vosip@muctr.ru 폴리머 금속킬레이트 전이금속염을 기반으로 란타노이드 금속을 함유하여(염함량 20 50% 질량) 폴리머 금속킬레이 트를 개발했다. 고 금속 이온 함량과 우수한 폼 형성을 결합한 폴리머 시스템을 최초로 제조했다. 236 한러과학기술협력센터

255 유기, 폴리머, 바이오 화학 폴리머 금속 킬레이트 기반 필름 소재들은 다음에서 높은 파라미터를 가지고 있다: 변형 강도 특성, 전기전도성, 일련의 가스들에 대한 투자성; 수 종의 시스템의 중간 정도나 높은 수준의 호수성. 사용 분야 유기 발광 다이오드용 전기발광 소재; 금속 폴리머 촉매제; 폴리머 광 필터. 코리고드스키 알렉산드르 로베르토비치, 화학 박사(Ph.D) 플라스틱 화학기술 학과 전화 : (499) korigod@muctr.ru 알루미늄 및 강철 식품 통조림 깡통 보호용 에폭시 페놀 바니쉬 새로운 바니쉬는 친환경 기술로 합성된, 고분자 디안 에폭시 올리고머 및 부탄올화된 페놀포 름알데히드 올리고머(주로 디페닐롤프로판 기반) 소재 포름알데히드 응축물이다. 코팅 생성 모드 주석용 바니쉬 분 알루미늄용 바니쉬 초 주석 및 알루미늄용 일반 바니쉬 상기 두 가지 모드 모두에서 코팅 형성 동 코팅은 압출 성형할 수 있으며 다음 매질 내에서 변화없이 소독을 견디어 낸다(120, 2 시간):2% 타르타르산용액, 3% 빙초산 용액, 3% 식염수 및 증류수 용액. 코치노바 조야 알렉세예브나, 화학 박사, 전화 : (499) Е-mail : touzova2000@mail.ru 237

256 러시아 화학기술 현황 러시아과학아카데미 시베리아분원 보레스코프 촉매연구소 쌍 뻬쩨르부르그 분원 주소 : , 쌍 뻬쩨르부르그, 프로스펙트 도브로류보바 14 전화 : (812) 팩스 : (812) ivanchev@sm2270.spb.edu 개선된 멤브레인 촉매제용 과불화 코폴리머 제조 기술 테트라플루오르에틸렌과 과불화 황모노머의 라텍스 공중합 공법에 의한, 독창적인 나피온 유 형의 과불화 코폴리머 멤브레인 제조 기술을 개발했다. 동 기술을 사용하면 필요한 성분의 코폴리머를 제조할 수 있으며, 그를 기반으로 멤브레인 촉매제와 프로톤 전도 폴리머를 제조할 수 있다. 기존에 사용하던 용해 기술과는 달리 동 공정은 경제성이 높아, 고가의 과불화 황모노머를 3배나 더 완전히 이용할 수 있으며, 매우 친환경적이고 안전성이 높다. 동 기술은 5리터 용량의 산업용 특수시범 반응로에서 조절된 코폴리머 시범 샘플 생산으로 입증되었고, 러시아 내 나피온 유형 멤브레인 대량 생산의 기초가 될 수 있다. 간행물 이반체프 S.S., 미신 V.S., 파블류첸코 V.N., 프리마첸코 О.N., 소콜로프 L.F., 튤만코프 V.P., 하이킨 S.Ya. 기능성 그룹 포함 과불화된 코폴리머 제조공법. 러시아 연방 특허 ( ). 이반체프 세르게이 스테파노비치, 공학 박사, 소장 전화 : (812) ivanchev@sm2270.spb.edu 238 한러과학기술협력센터

257 유기, 폴리머, 바이오 화학 도료 및 안료 성분용 폴리머 색소로서의 중공입자 라텍스 중공 형태 입자를 가진 스티롤 아크릴레이트 라텍스를 제조했다. 입자 건조시 형성되는 중공으로 인한 효과적인 광분산으로 인해, 이산화티타늄 같은 무기색 소 수치에 근접하는 도장 능력이 특징인 폴리머 색소로서 사용이 주 사용 영역이다. 중공 폴리머 색소가 무기 색소에 대해 갖는 장점은 저밀도, 접합제와의 우수한 호환성이며, 또한 물을 사용해서 라텍스와 폴리머 접합제 및 중공 입자들을 혼합하는 것이 용이하다는 점이다. 동 기술을 사용하면 음전하 및 양전하 중공 라텍스 입자들을 제조할 수 있어, 산성 촉매제가 있으면 경화되는 축중합 수지를 포함한 거의 모든 폴리머 접착제와 호환된다. 사용 분야 : 고급 제지용 수 분산 염료 및 코팅. 간행물 이반체프 S.S., 파블류첸코 V.N., 프리마첸코 О.N., 소로친스카야 О.V. 폴리머 입자들로 가 득찬 음이온 라텍스 제조공법. 러시아 연방 특허 ( ) 이반체프 세르게이 스테파노비치, 공학 박사, 소장 전화 : (812) ivanchev@sm2270.spb.edu. 239

258 러시아 화학기술 현황 스타브로폴 국립 대학교 주소 : , 스타브로폴, 푸쉬키나 거리 1 전화 : (8652) 팩스 : (8652) info@stavsu.ru 단백질 탄소 컴포넌트 기반 생분해성 필름 성분 함량을 변화시켜 생분해성 필름을 제조하는 공법과 컴포넌트 비율에 따른 최적 물리 기 계적 특성 확정. 동 필름은 통일적인 구조의, 강도, 열 안정성 및 자연 조건에서 생분해 능력을 보유하고 있으 며 분해시 친환경 산물인 탄소와 아미노산 혼합물을 생성한다. 사용 분야 친환경 포장 소재 상처 회복용 의료용 붕대 간행물 바라비요바 О.V,안드루센코 S.F., 발라소바 Е.V., 아바네샨 S.S., 이바노바 А.М., 카다노바 А.А. 생분해되는 소재 합성을 위한 천연 폴리머 // 안정적인 개발을 위한 화학, 2011, 2, с 아바네샨 S.S., 안드루센코 S.F., 바라비요바 О.V,. 천연 다당류 기반 효소 막 소재 제조// 대 학교 소식. 화학과 화학 기술. 2010, 12, с 아바네샨 S.S., 안드루센코 S.F., 발라소바 Е.V., 바라비요바 О.V., 카다노바 А.А. 다공성 셀룰 로오스 에테르 기반 생 분해 인조물질 제조 공법. 러시아 연방 특허 ( ). 바라비요바 악사나 블라디미로브나, 생물학 박사(Ph.D) 생물학 및 의학 화학과 과장 전화 : (8652) biochem@stavsu.ru 240 한러과학기술협력센터

259 유기, 폴리머, 바이오 화학 모스크바 국립 대학교 화학 학부 주소 : , 모스크바, GSP-1, 레닌 언덕, MSU, 1, bld. 3, 화학 학부 전화 : (495) 팩스 : (495) lunin@direction.chem.msu.ru 니트록실 작용에 의한 의사 생체(Pseudo living) 라디칼 중합 현대적 제어가능 폴리머 합성 공법 중의 하나인 니트록실 작용에 의한 의사 생체 라디칼 중 합과 공중합의 법칙을 규명했다. 동 공정의 의사 생체적인 성격을 좌우하는 주요 물리 화학적 파라미터들, 즉 "수면" 및 성장 사슬 간의 균형 상수, 니트록실 상의 라디칼 성장의 가역 중단 속도 상수의 측정 공법을 개발했 고, 최초로 니트록실이 참가하는 일련의 의사 생체 중합 및 공중합 공정에서의 이 파라미터들을 측정하여 사슬의 단계적 성장의 성격을 규명할 수 있었다. 저분자에서 폴리머 치환제로 전이할 때 니트록실 크기에 따른 활성의 변화를 연구했다. 니트 론과 니트로조 화합물 기반 스핀 트랩에서 in situ 형성되는 매크로니트록실 작용 하에서의 의 사 생체 라디칼 중합 메커니즘을 연구했다. 매크로니트록실을 사용한 АВА 유형 3블록 코폴리머 제조법을 제시했다. 감쇠 공비 및 경사 모드에서 진행되는, 스티롤의 다양한 모노머화의 의사생체 라디칼 공중합 의 특성을 연구했다. 자렘스키 미하일 유리예비치, 화학 박사(Ph.D) 폴리머화 공정 실험실 실장 전화 : (495) zaremski@mail.ru 241

260 러시아 화학기술 현황 다기능성 광크롬 액정 폴리머 시스템 분자 디자인을 개발하고 새로운 액정 광크롬 호모폴리머, 네마틱 및 콜레스테릭 유형 2중 및 3중 코폴리머들을 합성했다. 빛의 작용에 의한 콜레스테릭 나선 피치의 가역 및 비가역 광조절에 대한 어프로치를 최초로 개발하고 실현했다. 이로 인해 선택적 반사의 파장 길이를 변화시킬 수 있게 되었고, 발광 도판 트를 함유한 시스템에서는 방사의 강도와 편광을 광조절할 수 있게 되었다. 공간 변조되는 나선 피치와 선택적 반사 파장길이를 가진 폴리머 안정화된 전기스위칭 콜레 스테릭 전지 개발에 대한 새로운 어프로치를 개발했다. photochromism 나사 초분자 구조와 결합을 통한 콜레스테릭 폴리머 필름의 광학 성질 광조 절을 제시했다 : 자외선 조사와 염색된 형태의 광크롬형성으로 인해 선택적 광반사 강도를 제어 할 수 있다. 다양한 분광 영역의 빛에 민감한 두 가지 유형의 광크롬 및 키랄 광크롬 절편을 함유하고 있 는 일련의 다기능성 액정 코폴리머를 합성했다. 다양한 성분과 구조의 mesogenic(중간자), 광크롬 및 크라운 에테르 그룹을 함유하고 있는 새 로운 다기능성 빗 모양 광크롬 액정 코폴리아크릴레이트들을 합성했다. 복합체 형성은 중간 상 존재 온도 간격 감소를 가져오고 편광 작용시 광 방향화를 억제한다. 저분자 광활성 네마틱 및 콜레스테릭 혼합물로 채워진 다공성 폴리에틸렌 필름 기반 방향성 액정 인조물질 개발에 대한 어프로치를 제시했다. 동종 인조물질에 염료와 광크롬 화합물을 삽 입하면 이색성 및 광활성 유연한 비등방성 필름을 제조할 수 있다. 242 한러과학기술협력센터

261 유기, 폴리머, 바이오 화학 간행물 A. Bobrovsky, V. Shibaev, G. Elyashevich, E. Rosova, A. Shimkin, V. Shirinyan, K. L. Cheng Photochromic composites based on porous stretched polyethylene filled by nematic liquid crystal mixtures // Polym. Adv. Techn. 2010, Vol. 21, No. 2, pp Bobrovsky, V. Shibaev, Novel type of combined photopatternable and electro switchable polymer stabilized cholesteric materials // J. Mater. Chem. 2009, V. 19, No. 3, Alexey Bobrovsky, Alexander Ryabchun, Alexey Medvedev, Valery Shibaev, "Ordering phenomena and photoorientation processes in photochromic thin films of LC chiral azobenzene containing polymer systems" // Journal of Photochemistry and Photobiology, A : Chemistry, 2009, 206(1), pp A. Bobrovsky, V. Shibaev, G. Elyashevitch, E. Rosova, A. Shimkin, V. Shirinyan, A. Bubnov; M. Kaspar; V. Hamplova; M. Glogarova, New photosensitive polymer composites based on oriented porous polyethylene filled with azobenzene containing LC mixture : reversible photomodulation of dichroism and birefringence // Liq. Cryst. 2008, 35, 5, Valery Shibaev, Alexey Bobrovsky, Natalia Boiko, "Photoactive liquid crystalline polymer systems with light controllable structure and optical properties" // Progress in Polymer Science, 2003, 28(5), pp 보브롭스키 알렉세이 유리예비치, 화학 박사, 폴리머 화학 변환 실험실 쉬바예프 발레리 페트로비치, 화학 박사, 폴리머 화학 변환 실험실 실장 전화 : (495) lcp@genebee.msu.su 243

262 러시아 화학기술 현황 바이오 화학 러시아 과학 아카데미 유전자 생물학 연구소 주소 : , 모스크바, 바빌로바 거리 34/5 전화 : (499) 팩스 : (499) info@genebiology.ru Microcin C 기반 단백질 합성 항균 제제 억제제 천연 항생제 Microcin С 기반 단백질 합성 고효능 항균제제 억제제를 개발했다. Microcin С 작용 메커니즘은 박테리아 세포와 독성 변형된 아미노산 내로 침투하여, 세포 내 에서 떨어져 나와 20 종의 주요 단백질 합성 효소 중 하나를 억제하는, 운반 모듈(펩타이드)를 포함하고 있다. 20 개의 천연 아미노산 각각이 단백질에 포함되는 것을 선택적으로 억제할 수 있게 도와주는, 변형된(아미노산 치환) 독성 부분을 포함한 Microcin С 유형을 개발했다. 도입 준비가 완료된 수 종의 합성 유형은 천연 항생제의 수치를 수배 상회하는 항균 활성을 지니고 있다. 동 물질을 운반 모듈을 변경하여 계속적으로 변형하면 인간 및 동물의 다양한 병인 박테리아 에 작용하는 항생제들을 제조할 수 있다. 간행물 Tikhonov A, Kazakov T, Semenova E, Serebryakova M, Vondenhoff G, Van Aerschot A, Reader JS, Govorun VM, Severinov K. The mechanism of microcin C resistance provided by the MccF peptidase. J Biol Chem.(2010), 285(49), pp Novikova M, Kazakov T, Vondenhoff GH, Semenova E, Rozenski J, Metlytskaya A, Zukher I, Tikhonov A, Van Aerschot A, Severinov K. MccE provides resistance to 244 한러과학기술협력센터

263 유기, 폴리머, 바이오 화학 protein synthesis inhibitor microcin C by acetylating the processed form of the antibiotic. J Biol Chem.(2010), 285(17), pp Severinov, K., Semenova, E., Kazakov, A., Kazakov, T., and Gelfand, M. S.(2007) The post translationally modified microcins. Mol. Microbiol., 65, 세베리노프 콘스탄틴 빅토로비치, 생물학 박사 세균 분자 유전학 실험실 실장 전화 : (499) severik@waksman.rutgers.edu 항암제제 전달용 나노트란스포터 모듈 일련의 항암 약물에 세포 특정성과 고효능을 부여할 수 있게 해 주는 모듈 나노트란스포터를 개발했다. 동 나노트란스포터 모듈은 다양한 천연 폴리펩타이드(PMN 함유 및 엔도좀 붕괴능 모듈) 절 편들이거나, 처음부터 온전한 분자들로서(리간드 모듈, 담체 모듈), 단일 키메라, 합성 나노트란 스포터 모듈 성분 내에서 기능한다. 트란스포터가 타깃 세포를 인식하고 그 내부로 침투하는 것은, 타깃 세포 상의(주변 «비 타깃» 세포 상이 아니라) 초 발현된 내부화된 수용체들과 높은 친화력으로 결합할 수 있는 리간드 모듈 나노트란스포터 모듈 덕분이다. 수용체와 리간드의 고특정 결합으로 인해 세포 특정성이 보장되고, 이에 따라 또한 나노트란 스포터 모듈의 수용체 매개 식균작용이 보장된다. 나노트란스포터 모듈이 엔도좀에서 나오는 것은, 나노트란스포터 모듈이 리소솜 내에서 분해되지 않고 최종적으로 핵에 도달해서, 엔도좀 붕괴능 모듈을 이루기 위해 필수적이다. 특정 세포내 전달은 나노트란스포터 모듈에 해당 아미노산 서열을 가진 모듈이 있으므로 이 루어지며, 핵에 전달하는 것은 PMN때문이다. 결국 담체 모듈은, 나노트란스포터 모듈의 모듈 과 결합 및 전달 약물에의 결합을 보장한다. 245

264 러시아 화학기술 현황 A. 4모듈 나노트란스포터 구조 B. 나노트란스 포터의 감염된 세포구역으로의 침투 과정 모듈 구성 원칙에 따라, 타깃 세포나 세포내 목표 구역 등의 교체와 같이, 과제가 변경되면 모듈을 치환하거나 나노트란스포터 모듈 성분 내의 위치를 변경할 수 있다. 개발된 나노트란스포터 모듈 광범위한 용도의 새로운 제약 시제로 볼 수 있다. 간행물 소볼료프 А.S. 항암제제에 세포 특정성과 고효능을 부여해주는, 모듈 나노트란스포터 항암 제제 // 생화학의 성과들, 2009, 49: Sobolev A.S. Novel modular transporters delivering anticancer drugs and foreign DNA to the nuclei of target cancer cells // J Balkan Union Oncology, 2009, 14(Suppl 1) : S33 S42 소볼료프 А.S. 세균 내 침투 구조물 // 러시아 나노기술, 2009, 4(7 8): 소볼료프 알렉산드르 세르게예비치, 생물학 박사, 세포내 운반 분자 유전학 실험실 실장 전화 : (499) sobolev@igb.ac.ru 246 한러과학기술협력센터

265 유기, 폴리머, 바이오 화학 러시아 과학 아카데미 쉐먀킨과 옵치니코프 생유기 화학 연구소 주소 : , 모스크바, GSP-7, 미클루호 마클라야 거리 16/10 전화 : (495) 팩스 : (495) office@ibch.ru barnase barstar 단백질 쌍 기반 다기능성 나노 및 마이크로구조 분자 단백질 구조체를 기반으로 다중 기능 나노구조 개발의 일반적 플랫폼을 개발했다. 그를 기초로 최초로 특정적으로 암 세포와 결합할 수 있고 자성 및 발광성질을 가진, 3기능 나노 및 마이크로 입자를 구성했다. 예를 들어, 자성 입자, 양자점, 항체와 같은 다양한 성질 구성 요소로 이루어진 나노규모 슈퍼 구조체의 일반적인 조립법을 개 발했다. 동 분자 구조체는 슈퍼 구조체의 구성 성분들을 서로서로 결합시키고 있는 barnase barstar 두 개의 단백질로 구성된 어댑터 모듈을 기반으로 하고 있다. 상호 작용력은 나노 및 마이크로 입자를 하나의 단일 슈퍼 구조체 내에 결합시키고 유지하기에 충분하다. 동 공법의 광범위한 가능성은 자성 및 발광성질을 가진 3기능성 나노 및 마이크로 입자 구성 의 예에서 입증되었다. 다기능성 슈퍼구조는, 하나의 약품이 질병 진단 및 치료를 위해서 사용되는, 의학의 신생 분 야인 Teragnostic 약품으로 유망하다. 개별 맞춤의학의 기본으로 검토할 수 있다. 간행물 Nikitin M.P., Zdobnova T.A., Lukash S.V., Stremovskiy O.A., Deyev S.M.(2010). Protein assisted self assembly of multifunctional nanoparticles. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, Sekatskii S.K., Favre M., Dietler G., Mikhailov A.G., Klinov D.V., Lukash S.V., Deyev S.M.(2010). Force spectroscopy of barnase barstar single molecule interaction. J. Mol. 247

266 러시아 화학기술 현황 Recognit. 23, 니키찐 М.P.,즈도브노바 Т.А., 스트레몹스키 О.А., 루카쉬 S.V., 데예프 S.М. 단백질 쌍 barnase barstar 기반 구조와 그 제조공법. 특허출원 중 ( ). 데예프 세르게이 미하일로비치, 생물학 박사 분자 면역학 실험실 실장 전화 : (495) deyev@mail.ibch.ru GFP 계열 발광 단백질 변형 녹색 발광 단백질이 생체 세포 내에서 광유도 전자 공여체로 기능할 수 있는 능력을 발견했다. 특히, 생물학적 중요 화합물인 플라빈, 플라보프로테인, 시토크롬 С과 같은 전자 수용체가 있 을 경우 녹색 발광 단백질이(GFP) 적색으로 광변환하는 새로운 유형의 산화 환원을 발견했다. GFP 의 적색형 광변환은 생체 세포내에서 외부 산화제가 없는 표준 조건에서 이루어질 수 있으며, 세포 내 전자 수용체와 상호작용하여, 광종속 산화 환원 반응을 실행할 수 있다. 이는 패시브 색소라는 단백질에 대한 일반 통념을 변화시키는 것으로, 녹색 발광 단백질의 생물학적 기능이 광유도 전자 전송과 관련될 수 있다고 가정할 수 있다. 형광 현미경 측정시 생체 세포가 위치하게 되는 매질 성분을 변경하여 GFP의 광안정성을 확 대하는 공법을 제시했다. 세포 매질에서 리보플라빈과 기타 단백질들을 제거하면 GFP이 광 안 정성이 급격히(최대 10배) 증가하게 된다. 248 한러과학기술협력센터

267 유기, 폴리머, 바이오 화학 엑스선 구조 분석을 기반으로 acegfp 녹색 발광 단백질 그룹 내 발색단 센터 형성 분자 메카 니즘을 연구했다. acegfp G222E 결정 구조에서 GFP 발색단 바이오 합성의 중간 상태(III형) GFP 단백질의, 성숙 과정에서 분광특성 결정 요인들을 확인했다. 얻은 데이터들은 특정 광물 리학적 특성을 부여한, 실용적 새로운 바이오마커의 합리적 구성에 중요하다. 간행물 Pletneva N.V., Pletnev V.Z., Lukyanov K.A., Gurskaya N.G., Goryacheva E.A., Martynov V.I., Wlodawer A., Dauter Z., Pletnev S. Structural evidence for a dehydrated intermediate in green fluorescent protein chromophore biosynthesis. J. Biol. Chem.(2010), 285(21), pp Bogdanov A.M., Bogdanova E.A., Chudakov D.M., Gorodnicheva T.V., Lukyanov S., Lukyanov K.A. Cell culture medium affects GFP photostability : a solution. Nat. Methods,(2009), 6(12), pp Bogdanov A.M., Mishin A.S., Yampolsky I.V., Belousov V.V., Chudakov D.M., Subach F.V., Verkhusha V.V., Lukyanov S., Lukyanov K.A. Green fluorescent proteins are lightinduced electron donors. Nat. Chem. Biol.(2009), 5, pp Subach F.V., Zhang L., Gadella T.W., Gurskaya N.G., Lukyanov K.A., Verkhusha V.V. Red fluorescent protein with reversibly photoswitchable absorbance for photochromic FRET. Chem. Biol.(2010), 17, pp Mishina N., Tyurin Kuzmin P., Markvicheva K., Vorotnikov A., Tkachuk V., Laketa V., Schultz C., Lukyanov S., Belousov V.(2011). Does cellular hydrogen peroxide diffuse or act locally? Antioxid. Redox Signal. 14,

268 러시아 화학기술 현황 루키야노프 콘스탄틴 아나톨리예비치, 생물학 박사 바이오 광학 실험실 실장 전화 : (495) kluk@ibch.ru 마르뜨이노프 블라디미르 이바노비치, 화학 박사(Ph.D) 발색 단백질 화학 팀 팀장 전화 : (495) vimart@list.ru 바이오 폴리머 분리용 인조 흡착제 불특정성 흡착 수준이 낮으며, 내 화학성, 고 선택성을 가진 점에서 차별화된, 고효능 생호환 성 색층 분석 소재들을 제조했다. 그 중에 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리트리플루오르스티롤, 폴리 p 니트로페닐아크릴레 이트, 폴리아닐린 및 그 파생물로 변형한 입체 다공성 실리카 기반 흡착제들이 있다 mg 흡착제가 든 초소형 캐트리지 기반 생분리 요소를 사용한 바이오 폴리머 분리 및 정화 프로토콜을 개발했다. 제조 물질이 무결함 형태를 갖도록 하기위해 담체 표면층에 중합화 과정 국소화 원리를 사용했다. 물리화학적 공법들을 사용하여(실리카 담체 방사선 분해, 저분자 나 고분자 시제 사용 담체 변형, 오존 활성화, 마이크로파 및 초음파 작용 사용) 담체 표면을 활성화할 수 있는 일련의 어프로치들을 개발했다. 인조물질 성분속에 포함된 폴리머 변형제의 흡착 성질로 인해, 핵산과 단백질의 1단계 분리 를 구현할 수 있었다. 핵산이 제외된 부피로 통과하고, 단백질, 펩타이드 및 동반 불순물은 흡착 제에 의해 억류된다. 동 흡착 물질은 억류된 단백질 절편 분리용으로 사용할 수 있다. 폴리아닐린과, 아닐린과 3 아미노벤조인산의 코폴리머로 변형한, 다공성 실리카 및 합성 멤브 레인 기반 흡착제가 가장 효과적이다. 동 소재들은 С형 간염 바이러스와 일련의 세균성 및 곰 팡이성 비뇨생식기 감염 PCR 진단시 고속 시료 준비 절차에 사용되었다. 동 소재는 유전체학 및 단백질 유전체학 자동화 바이오분리 시스템에 사용하기에 유망하다. 간행물 야구다예바 Е.Yu, 부키나 Ya.А., 프로스탸코바 А.I., 주보프 V.P., 트베르스코이 V.А., 카푸 스틴 D.V. 효과적 바이오 흡착제 제조공법으로서, 폴리황산 존재하에 실리카 표면 상의 아 닐린 산화 중합화. 고분자 화합물(2009), 51(6), p 한러과학기술협력센터

269 유기, 폴리머, 바이오 화학 Zubov V.P., Kapustin D.V., Generalova A.N., Yagudaeva E.Y.u., Vikhrov A.A., Sizova S.V., Muidinov M.R. Modification of solids with polymer nanolayers as a process for manufacture of novel biomaterial. Polymer Science Ser. A(2007), 49(12), pp 주보프 비탈리 파블로비치, 화학 박사 생물학용 폴리머 실험실 실장 전화 : (495) zubov@ibch.ru 새로운 바이오 활성 폴리펩타이드 천연 소스에서 최초로 독특한 바이오 활성들을 지닌 폴리펩타이드를 분리했다: 곤충의 포텐셜 종속 나트륨 채널 모듈레이터인 거미 독 Agelena orientalis에서 β/δagatoxine; 독특한 폴리펩타이드 배열 형태를 가진 밀 종자 Triticum kiharae 로부터 항균 펩타이드 WAMP 1 а; 이전에 알려지지 않은, 항균 펩타이드의 시너지 작용을 보유한 두 단백질, 호열성 박테리아 Bacillus licheniformis VK21 기원 Lch α 및 Lch β 을 포함한, 2컴포넌트 펩타이드 항생제 리헤니시딘. 251

270 러시아 화학기술 현황 상기 펩타이드들의 아미노산 서열을 밝히고 수용액 내 공간 구조를 확인했다. 동 결과들은 폴리펩타이드 작용의 분자 메커니즘 규명과, 그들의 의료(곤충 및 포유동물 나트 륨 채널에 대한 β/δ agatoxine 작용, 광범위한 세균에 대한 Lch α / Lch β 의 항균 활성) 및 농업에(농경 식물의 생물적 및 비생물적 환경 요인에 대한 내성 향상) 사용을 위한 신뢰성있는 기초를 마련하고 있다. 그리쉰 예브게니 바실리예비치, 생물학 박사 신경수용체 및 신경 조절제 실험실 실장 전화 : (495) grev@mx.ibch.ru 외피 바이러스에 대해 고활성을 가진 변형된 뉴클레오시드 외피 바이러스에 대해 고 활성을 가진 물질 그룹을 발견했다. 특히, IC50 5 (페릴렌 3 일)에티 닐 2' 데즈옥시우리딘은 1형 단순간염에 50 n몰/l, C형간염에 180 n몰/l이다. 활성 뉴클레오시드 구조의 특징적인 특성은 펜타 사이클릭 방향족 탄화수소 페릴렌 잔류물의 존재와, 삼중 결합으로 기본 물질에 단단히 결합된 것이다. 동 화합물은 이런 구조로 인해 비리 온 외피 내에 자리잡고, 결과적으로 세포에 통합되어 세포에 매우 불리한 결과를 가져온다는 가설이 설정되었다. 동 화합물은 거의 세포 독성이 없다. 252 한러과학기술협력센터

271 유기, 폴리머, 바이오 화학 포르마놉스키 안드레이 알프레도비치, 화학 박사 유기 합성 실험실 실장 전화 : (495) synorg@mx.ibch.ru. B23/nucleofozmin단백질 올리고머 및 모노머 형태에 대한 항체 상용화된 제품이 없는, В23/nucleofozmin단백질 올리고머 및 모노머 형태에 대한 항체를 제 조했다. 단백질의 올리고머 형태는 주로 행인에(nucleoli), 모노머 형태는 포유동물 세포의 핵 내에 분 포하고 있음이 증명되었다. SURF 6 행인 단백질에 대한 모노클로날 항체를 제조했으며, 포유동물에서 SURF 6의 기능은 리 보솜 생물 발생과 pre rrna의 유전자내 전사된 스페이서들의 안정화에 참여하는 것임을 확증했다. В23/nucleofozmin단백질과 피브릴라린은 포유 동물 산화 스트레스의 특정 타깃이다. 자쩨피나 올가 블라디미로브나, 생물학 박사 구조 생화학 실험실 실장 전화 : (495) zatsepina_olga@mail.ru 253

272 러시아 화학기술 현황 독소루빈 전달 나노크기 시스템 변형된 키토산을 기반으로 항종양 제제 독소루비신 전달 나노크기 시스템을 개발했다. 나노입자 형성을 위해, 석시닐 그룹과 카프릴산 잔류물로 변형한 분자량 25 kd 키노산을 사 용했다. 이로 인해 생리적 рн 수치에서 용해성과 수용액 내에서 자체 접힘이 이루어졌다. 독소 루비신은 공유 결합으로 결합되었다. 나노입자크기 nm 단분산유상액 제조용 석시닐 및 지방산 잔류물, 독소루비신 그룹 의 비율을 최적화하였고, 이 비율은 광분산 및 공초점 현미경화를 통해 측정했다 그림 1과2에 나노입자 구조가 나와 있다. МТТ 테스트에 따라, 독소루비신이 입자 성분 내에 서 활성적임이 입증되었다. 공초점 현미경 사용 분석에서(3), 독소루비신이 기본 작용 기작을 보존하고 있으며 한 시간 내에 세포 핵에 유입되는 것을 입증했다. 사포즈니코프 알렉산드르 미하일로비치, 생물학 박사 세포 상호작용 실험실 실장 전화 : (495) amsap@mx.ibch.ru 254 한러과학기술협력센터

273 유기, 폴리머, 바이오 화학 바흐 생화학 연구소 주소 : , 모스크바, 레닌스키 프로스펙트, 33, bld. 2 전화 : (495) , 팩스 : (495) Е-mail : inbi@inbi.ras.ru 단백질 응집체화 및 천연 및 인조 chaperone 작용 메커니즘 비정질 응집체 형성을 유도하는 단백질 응집 메커니즘의 근거를 규명했다. 응집의 시작 단계는 수백 개의 변성 단백질 분자를 포함하는 초기 응집체의 형성이다. 이후 과정은 초기 응집체와 더 고급 응집체의 융합의 결과로 진행된다. 동 과정의 단계는 역학적 모 드에서 진행되는데, 이때는 모든 충돌이 상호작용하는 입자들의 융합으로 귀결된다. chaperone 의 보호작용은 응집체의 역학적 모드로의 이행과 관련되어 있으며, 이때 응집체의 융합 확률은 1보다 적어진다. 동 연구는, 응집하면 많은 질병의 원인이 되는(알쯔하이머 병, 파킨슨씨 병, 헌팅톤 병, 마차도 조셉병, 샤르코 마리 투스병, 프리온 뇌증, 체계적 아밀로이드증, 낭성 섬유증) 원시 단백질을 안정시키는 의료 제제 개발의 관점에서 실제 의미를 지닌다. chaperone 사용에 근거한 단백질 안정화 수용은 바이오기술 과제 해결과 의료용 단백질 제제보관 방법 개발에 사용할 수 있다. 쿠르가노프 보리스 이바노비치, 화학 박사, 효소 시스템 실험실 실장 전화 : (495) kurganov@inbi.ras.ru 수소 형성 광바이오촉매제 동 광 바이오 촉매제는 고정된 효소와 고체 담체를 함유하고 있다. 고정된 효소는 담체 표면 에 n몰/1 см 수량으로 함유된 하이드로게나제이다. 담체는, nm 크기 이산화 티타 255

274 러시아 화학기술 현황 늄 나노결정으로 제조된, 전류 전도 코팅이 된 깨끗한 유리 기판위에 비교 표면 м 2 /g 으 로 나노구조화된 이산화티타늄 메조기공 막이다. 고체 담체 상에 효소 고정화는버퍼 용액 매질 내 담체 표면에 효소가 흡착됨으로 이루어진다. 수소 제조는 무산소조건에서, 제조된 광 바이오 촉매제 및 유기 전자 공여자가 존재하는 가운 데 λ=365 nm 자외선조사시 이루어진다. 광바이오촉매제는 고속 광 작용하에서 수소를 제조할 수 있게 해 준다. 러시아 과학 아카데미 시묘노프 화학 물리학 연구소와 공동으로 개발을 수행했다. 니칸드로프 비탈리 빅토로비치, 생물학 박사 광바이오화학 실험실 실장 전화 : (495) nikandrov@inbi.ras.ru 256 한러과학기술협력센터

275 유기, 폴리머, 바이오 화학 러시아 과학 아카데미 스크랴빈 세균 바이오화학 및 생리학 연구소 주소 : , 모스크바 주, 푸쉬노, 프로스펙트 나우키, 5 전화 : (495) 팩스 : (495) boronin@ibpm.pushchino.ru 생분해 플라스틱 폴리하이드록시 부티릴 발러레이트 비식품 원료인 메탄올과 단순한 광물 매질에서 호기성 메탄올 자화세균 배양시 폴리하이드록 시 부티릴 발러레이트 제조 기술을 개발했다. 폴리하이드록시 부티릴 발러레이트의 생 분해는 세균과 동물의 혈액 효소 및 조직 효소가 생산하는 특정 효소인 탈중합효소의 작용하에서 가수 분해적으로 이루어진다. 합성 플라스틱내 5 10% 폴리하이드록시 부티릴 발러레이트는 플라스 틱을 미세 입자까지 분해하는데 일조한다. 폴리하이드록시 부티릴 발러레이트 합성시 메탄올 자화세균의 생물량은 메탄올에서 증가하 며, 바이오 합성 단계에서 СЗ 이나 С5 기본물질이 메탄올에 대해 1:12 의 비율로 첨가된다. 메탄올을 기반으로 공동기본물질을 첨가하여 합성되는 폴리하이드록시 부티릴 발러레이트의 가격은 주로, 메탄올 가격에 의해 결정되므로탄소 원료 생산물 배양시보다 저렴하다. 3 하이드 록시발러레이트의 코폴리머 내 함량은 1%에서 50%까지 변화시킬 수 있으며, 이는 폴리하이드 록시 부티릴 발러레이트의 물리 화학적 성질에 반영된다. 즉 분자량이( kd) 증가하고, 플라스틱은 더 신축성이 있게되며, 용해 온도가 낮아지고, 열처리가 쉬워진다. 폴리하이드록시 부티릴 발러레이트를 기반으로 다양한 물리화학적 성질을 가진 의료용 소재 (하이드록시아파타이트 및 항생제 나노인조물질, 심장 혈관 외과학용 인조물질, 인공 혈관, 비 뇨기학, 정형학 및 치과학용, 하이브리드 바이오 인공 기관 및 조직, 봉합 소재, 효능이 연장된 약품, 1회용 제품), 식품 및 화장품 산업(포장재, 필름, 용기), 농업(포장재, 필름, 효능이 연장된 비료) 소재들을 제조할 수 있다. 257

276 러시아 화학기술 현황 트로쩬코 유리 알렉산드로비치, 생물학 박사 방사성 동위 원소 실험실 실장 전화 : (4967) trotsenko@ibpm.pushchino.ru 다채널 바이오센서 분석기 알코올, 바이오 에탄올 제조, 광범위한 유기 화합물 고속 분석시 발효 과정 검사용 다채널 바 이오센서 분석기를 개발했다. 감지 원리는 접수체 소자로 정화된 효소와/혹은 세균 세포를 사용 하는데 기반을 두고 있다. 변형 센서는 전기화학적 유형의 등록기이다. 측정 대상 화합물과 상 호작용하면 센서는 신호를 창출하고, 이 신호는 처리되어 주제 화합물의 농도를 나타내는 수치 형태로 표시된다. 동 기구를 사용하여 4개 변수를(글루코스, 올리고당, 에틸알코올 및 생물학적 산소 요구량) 측정할 수 있고 측정 시간은 3 5분이다. 동 분석기는 발효 산업 바이오기술 검사, 도시 정수시설에서 수질 및 바이오 활성 측정용 테스트 시스템으로 효과적으로 사용할 수 있다. 레쉐틸로프 아나톨리 니콜라예비치, 화학박사 바이오 센서 실험실 실장 전화 : (4967) anatol@ibpm.pushchino.ru 바이오 활성 키놀린 및 에르고린 알칼로이드 미세 곰팡이가 생산하는 알칼로이드 제조 공법을 개발했다. 동 공정은 광물 매질 내에서의 곰팡이 Penicillium citrinum BKM F 4043 D 배양을 포함하고 있다. 바이오매스 분리 후, 산성 및 알칼리성 рн수치에서, 클로로포름에 의한 추출과 차후 무수화 및 농축으로, 배양액의 알칼 리 추출물에서 에폭시 아그로클라빈 I을 추출한다. 알칼리 추출물을 아세톤에 용해시켜 저으면 서 단계적으로메탄올에 포도산 용액을 첨가한다. 키노시트리닌 분리는 산성 배양액에서 컬럼 크로마토그래피에 의해서(실리카겔로, 컬럼의 높 258 한러과학기술협력센터

277 유기, 폴리머, 바이오 화학 이 및 직경 비율 1: ), 먼저 클로로포름으로, 다음은 클로로포름 메탄올 9:1 비율 혼합물 로 이루어진다. 제조된 키노시트리닌은 항균 및 항암 성질을 갖고 있다. 에폭시아그로클라빈 I 은 향신경성 활성을 갖고 있으며 혈압강하 효과가 있다. 간행물 코즐롭스키 А.G., 젤리포노바 V.P., 안티포바 Т.V., 오제르스카야 S.М., 코치키나 G.А., 이 바누쉬키나 N.Е. 에폭시아그로클라빈 I 과 키노시트리닌 주석산 제조 공법. 러시아 연방 특 허 ( ). 코즐롭스키 아나톨리 그리고리예비치, 생물학 박사 2차 대사 물질 실험실 실장 전화 : (4967) kozlovski@ibpm.pushchino.ru 러시아 의학 아카데미 북서 분원 실험 의학 연구소 주소 : , 쌍 뻬쩨르부르그, 아카데미카 파블로바 거리, 12 전화 : (812) 팩스 : (812) iem@iemrams.ru 천연 항균 펩타이드와 은 나노입자 복합체 항균 펩타이드 매질 내 은화학 환원 공법으로 박테네신 3.4와(Bactenecin) 은 나노입자 복합 체를 제조했다. 펩타이드는 나노입자 표면 안정화제 역할을 한다. 합성된 컨쥬게이트는 그를 구 성하는 펩타이드와 은 나노입자의 성질과는 다른 성질들을 보유하고 있다. 박테네신 3.4와 은 나노입자의 공액화로 항생제에 내성을 지닌 박테리아 균주에 대해 높은 항균 활성을 가진 화합 물이 형성된다. 259

278 러시아 화학기술 현황 동 복합체의 항균 효과는 세균의 세포내 대사과정 억제 능력과 관련되어 있다. 제조된 나노입 자 복합체는 펩타이드에 특징적인, 뚜렷한 세포막 분해 효과를 가지고 있지 않다. 세포막 파괴 가 펩타이드의 실용화를 제안하는 독성 작용의 기본인 것을 감안할 때, 은 나노입자와의 공액화 를 최적 성질을 가진 항생제 제조 공법의 하나로 검토할 수 있다. 동 연구는 러시아 과학 아카데미 용액 화학 연구소에서 수행했다. 간행물 D.S. 오를로프, О.V. 샤모바, О.Yu. 골루부예바, Т.Yu. 파지나, Е.V.얌쉬코바, N.I. 콜로드킨, V.N.코크랴코프, Е.А.코르녜바. 천연 항균 펩타이트 및 은나노입자 복합체의 세균에 대한 반응. //시토킨과 염증.(2010), 2. О.Yu.골루부예바; О.V.샤모바; D.S.오를로프;Т.Yu.파지나; А.S.볼디나.; I.А.드로즈도바; V.N.코크랴코프. 은나노입자 바이오 컨쥬게이트의 항균 활성 및 내생 항생제 합성 및 연구 // 유리 물리학 및 화학.(2011), 37(1), p 오를로프 드미트리 세르게예비치, 수학박사, 수석연구원 orlov@vk5270.spb.edu 샤모바 올가 발레리예브나, 생물학 박사, 수석연구원 shamova@vk5270.spb.edu 유한 책임회사 "보스톡파름 이노베이션" 주소 : , 블라디보스톡, 팔쳅스코보 거리 17 전화 : (4232) 팩스 : (4232) contact@vostok-innova.ru 천연 바이오폴리머 방향성 화학 구조화 동 공법을 사용하면 바이오 폴리머 구조를 배열하고, 바이오 활성을 높일 수 있다. 향상된 고정 활성을 지닌 구조화된 탄소가 그 산물이다: 260 한러과학기술협력센터

279 유기, 폴리머, 바이오 화학 알긴 파생물 펙틴 및 펙틴 파생물 공법의 주요 단계: 상업용 탄소 바이오 폴리머에서 원료 정제 전구체 제조 화학적으로 변형된 탄소 바이오 폴리머 구조화제 첨가 폴리머분자 자체 조직화 제약 기본 물질 제조 완성된 약품 제조 무질서하게 배열된 폴리머 고리에서, 무기 및 유기 분자들과 반응할 수 있는, 이온 기원 그룹이 좌표화된 배열을 갖고 있는, 탄소 바이오 폴리머의 배열된 구조가 형성되는 2 4단계가 핵심적이다. 구조화된 탄소 바이오폴리머 제조 방식 완제품 제약 기본 물질은 완제품을 과립화하고 다음 분류함으로서 제조한다. 화학 변형 바이 오폴리머 탄소 기반 약품 제제 개발용으로 GMP기준 요건에(GOST Р ) 맞는, 표준 제약 장비를 사용한다. 261

280 러시아 화학기술 현황 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 생물리학 연구소 주소 : , 크라스노야르스크, 아카데미 타운, 50, bld.50 전화 : (3912) 팩스 : (3912) ibp@ibp.ru 생분해 폴리머 비오플라스토탄 다양한 화학적 구조의 폴리하이드록시알카노에이트 합성 및 가공 공법을 개발했다. 세포 기질, 단일코어 파이버, 마이크로 입자, 인조물질 형태의 하이테크 제품 시리즈를 제조 했다(등록된 브랜드 명 "비오플라스토탄"). 세계 최초로, 스텐트 수술 후 restenosis 위험을 감 소시키는 튜브형 폴리머 스텐트와 혈관내 스텐트, 변형된 생호환 코팅을 제작했다. 임상전 연구에서 "비오플라스토탄"의 의료용 소재 및 제품요건 적합성과 생호환성 코팅, 골조 직 대체이식용 관내 인공 삽입물, 봉합 재료, 약물 전달 및 분해용 플랫폼으로, 조직 결함 재구 성에 사용 효능이 입증되었다. «비오플라스토탄» 은 무독성이며, 바이오 매질에서 СО2 및 Н2О 까지 분해되고, 열가소성, 항산화성을 갖고 있다. 인증된 비오플라스토탄 시범 생산 시설이 가동을 시작했다. «비오플라스토탄»으로 제조한 의료용 실험제품 생분해 폴리머 시범 생산 시설 간행물 Shishatskaya E.I. Biomedical investigation, application of PHA // Macromol Symposia V. 269, pp 한러과학기술협력센터

281 유기, 폴리머, 바이오 화학 볼로바 Т.G., 쉬샤쯔키 О.N., 쉬샤쯔카야 Е.I. 분해되는 플라스틱 비오플라스토탄 :21세기 하이테크 소재 //인테그랄 저널 , p 볼로바 Т. G.., 세바스티야노프 V. I., 쉬샤쯔카야 Е. I. 폴리옥실알카노에이트 바이오 분해 의료용 폴리머(학술회원 V.I. 슈마코프 편집) 크라스노야르스크, 볼로바 타찌야나 그리고리예브나, 생물학 박사 화학 생합성 자가영향(chemoautotrophic) 실험실 실장 전화 : (3912) volova45@mail.ru 쉬샤쯔카야 예까쩨리나 이고례브나, 생물학 박사 shishatskaya@inbox.ru 전화 : (3912) 에마뉴엘 생화학 물리학 연구소 주소 : , 모스크바, 코시기나 거리 4 전화 : (499) 팩스 : (499) ibcp@sky.chph.ras.ru 폴리올레핀과 천연 폴리머 기반 바이오 분해 소재 필요한 사용 성질과 자연 조건에서 생 분해 능력을 가진 고품질 포장 재료를 개발했다. 곰팡 이의 작용하에 가속화된 생분해 능력을 지닌, 열가소성 녹말 비닐아세테이트 와 에틸렌의 코폴 리머 기반 소재 및 저밀도 폴리에틸렌과 천연 첨가물(셀룰로오스, 콩가루, 산탄알) 기반 소재를 제조했다. 비닐아세테이트 고리 삽입에 의한(6 28 질량 %) 폴리에틸렌 사슬의 화학적 변형 역할과, 바 이오 분해 첨가물 성질 및 분포 특성을 규명했다. 폴리머 기판의 초분자 구조에 대한 매질의 다양한 요인의 장기 작용 효과를 연구했다. 263

282 러시아 화학기술 현황 포포프 아나톨리 아나톨리예비치, 화학 박사 합성 및 천연 폴리머 인조 소재 물리-화학 실험실 실장 전화 : (495) Е-mail : popov@sky.chph.ras.ru 입자 표면 폴리머코팅 제조 유기 용매를 사용하지 않고 촉매제, 개시제, 봉합제에 마이크로파 작용을 통한 고체상 표면 중합 공법을 개발했다. 동 공법은 반응 시스템 형성을 포함하고 있는데, 이 반응 시스템에서는 입자들을 모노머 아미노산 혼합물 속으로 삽입하고 다음 입자상에 폴리머 코팅을 형성하여 중 합을 시행한다. 코팅은 마이크로파 광선을 흡수하는 입자들위에 도포된다. 중합을 위해 반응 시 스템을 마이크로파 광선을 조사한다. 동 공법으로 입자 상에 초박 고강도 폴리머 코팅을 제조할 수 있으며, 특히, 자성 나노 입자 위에 생호환성 코팅을 제조할 수 있다. 사용 가능 분야는 약품 및 바이오 활성 물질 벡터 전달 기술, 의학 및 수의학 임상 진단, 분리, 치료 수단, 의료 및 제약 산업, 바이오 기술, 농업, 화장 품 및 위생 제품, 생호환성 소재 생산이다. 동 공법은 특수 성질을(광학 화학적, 열, 전기, 광선 흡수, 바이오활성) 지닌 신 나노소재 및 고분산 시스템 제조 유망 기술 개발에 사용할 수 있다. 동 발명은 신세대 진단제 및 항암제 개발에 핵심적이다. 264 한러과학기술협력센터

283 유기, 폴리머, 바이오 화학 간행물 바르폴로메예프 S.D., 골드베르그 V.М., 쉐고리힌 А.N., 쿠즈네쪼프 А.А. 입자 표면상에 폴리머 코팅 제조 공법. 러시아 연방 특허 ( ) 바르폴로메예프 세르게이 드미트리예비치, 화학 박사 효소 및 촉매 반응 역학 및 메커니즘 실험실 실장 전화 : (495) Е-mail : sdvarf@sky.chph.ras.ru 레티날 함유 단백질 광학 스위칭 최초로 실온에서, 25 fs 길이 펨토초 펄스로 발사되는 펨토 및 피코초 규모로 레티날 함유 단백질의 광가역 반응을 기록했다. 실온에서 단백질을 초기 상태에서 중간 상태로 전이하는 것 을 포함한 레티날 함유 단백질 광스위칭 공법을 개발 소개한다. 동 공법에서 단백질의 전이는 초기 상태 흡수 영역에 해당하는 파장 길이를 가진 1차 광펄스를 작용시키고, 그 다음 중간 상 태 흡수가 일어나지만 초기 상태 흡수는 일어나지 않는 영역에 해당하는 파장 길이를 가진 2차 광펄스를 작용시켜 초기 상태로 환원시킴으로 일어난다. 상기 광펄스 길이는 50 fs를 상회하지 않는다. 레티날 함유 단백질 분자의 초고속 광 스위칭을 사용하면 초고속 정보처리 장치의 광학 논리 소자를 개발할 수 있다. 간행물 오스트롭스키М.А., 모즈고바야М. N., 펠드만Т.B. 등. 레티날함유 단백질 광스위칭 공법 및 그 기반 광학 논리 요소. 러시아연방 특허 ( ). 오스트롭스키 미하일 아르카디예비치, 화학 박사 광화학 및 광생물학 분과 과장 전화 : (495) Ostrovsky@sky.chph.ras.ru 265

284 러시아 화학기술 현황 유한 책임 회사 "과학 생산 센터 "암피온" 주소 : , 모스크바, 미우스카야 플로시치 9 전화 : (499) 팩스 : (495) info@amphio.ru 다공성 폴리머 하이드로겔 기반 의료 및 바이오 기술 소재 폴리머 다공성 하이드로겔은 수십 μ크기의 다수 기공들이 서로간에 연결된 해면과 유사 한 시스템이다(전체 기공률 75 85%, 기공 평균 크기는 μ). 폴리머 부분의 비율 은 비교적 크지 않아 6 8% 이다(질량). 임플란트, 상처 코팅, 약품 제어가능 분리 시스템, 연골 조직 대체 조직 공학용 기질 제작용 하이드로겔 다공성 소재를 개발했다. 동 소재는 고 생호환성, 생 분해 능력, 재생 촉진, 고 흡착 성, 안전성, 그를 기반으로 의료용 제품을 제작할 수 있는 여러 성질을 가지고 있으며, 동 소재 기반 의료 제품은 기존 제품보다 성질이 우수하면서도 훨씬 더 가격이 저렴하다. 출시 준비 중인 다공성 하이드로겔 소재 «ММ 겔»기반 제품 두 가지는 아래와 같다: 1. 상처 코팅용 «ММ 겔 Р» 다양한 병인의 상처, 궤양, 화상, 동상 및 압력성 궤양, 피부 결함, 공여 피부울타리 부분의 효과적 치료용, 피부 이식술용 재료. «ММ 겔 Р»은 상처 과정 전 단계에 사용할 수 있는 현존 세계 유일 재료이다. 상처코팅 «ММ 겔 Р»의 부풀린 상태 외형 266 한러과학기술협력센터

285 유기, 폴리머, 바이오 화학 2. 외과용 임플란트 «ММ 겔 F» 외과학 및 미용학에서 수술후 공동과 연조직 결함을 채우기 위한 용도이다. 동 임플란트는 상처 부위 회복 과정을 촉진하며, 생분해되어 수개월 내 조직을 대체하며, 결함 형태를 흡수하 여 표면에 잘 흡착되고, 표준 소독 방법 조건에서 안정적이다. 외과용 임플란트 «ММ 겔 F» 외형 러시아 멘델레예프 화학 기술 대학교 주소 : , 모스크바, 미우스카야 플로시치 9 전화 : +7(499) 팩스 : +(495) Е-mail : rector@muctr.ru 생분해성 포장재 및 의료용 대체이식물 제조용 L 폴리 유산 L 폴리유산 제조 공법을 개발했다. 동 기술 과정 사이클에는 다음이 포함되어 있다: 높은 비교 생산성을 가진 발효기에서 재생 가능 원료로(곡물, 녹말, 글루코스) L 폴리 유산 제조; 화학적 공법으로 L 유산에서 L 폴리 유산 제조; 폴리머 제조와 함께 L 유산 중합. 발효 단계는 생산성에서 유례없이 뛰어나며, 최종 제품인 생분해 폴리머는 러시아 미생산 제 품이다. 267

286 러시아 화학기술 현황 사용 분야 : 생분해 포장재 및 의료용 폴리머. 개발 단계 : 시범 생산. 쉬베쯔 발레리 표도로비치, 화학 박사 기본 유기 및 석유화학 합성 기술 학과 학과장 전화 : (499) shvets@muctr.ru 바이오 활성 물질 고정화용 폴리머 담체 약물, 다른 용도의 바이오조절제와 살균제, 의료, 바이오 기술, 식물재배, 수의학, 식품 및 화 장품 산업, 바이오 분석을 화학적으로 결합할 수 있는 수용성 및 호수성 합성 폴리머들을 개발 했다. 동 폴리머들은 다음 제품들 제조에 사용할 수 있다: 작용 물질 배출 기간 연장 및 손상된 조직에 목적성 전달 가능성을 가진, 다양한 성분의 약품 전달 매크로분자 시스템, 자체 바이오 활성을 가진 약품 고분자 폴리머; 저용량 및 농도 및 식물 독성에 대한 능력이 저하된 조건에서, 촉진활성을 가진, 식물 성장 및 발달 폴리머 조절제, 습도 부족, 토양 염분화, 고온 및 저온에 대한 식물의 내성을 보장 해주는 고효능 제제 개발용; 식품 및 사료의 곰팡이 손상 및 진균 독소 감염 방지 폴리머 곰팡이 살균제; 향상된 진단 정확도를 가진 생분석 시스템 및 진단제제용 변형 표면 마이크로 입자, 면역흡 착제, 아핀, 고정형 바이오 촉매제 제조용 하이드로겔 시스템 동 폴리머들은 다음과 같이 합성할 수 있다: 기본 사슬 내에 가수분해되는 그룹을 포함하고 있어 생 분해 가능하며, 주사 투여 시 폴리 머와 프 분해 산물이 인체 조직으로부터 완전히 배출되는, 생체에 무해한, 최적 분자량적 분포를 가진 수용성 선형 고분자 화합물, 다양한 화학적 결합 유형을 가진 고정된 리간드들 을 결합할 수 있는 부차 반응 그룹들; 268 한러과학기술협력센터

287 유기, 폴리머, 바이오 화학 기본 호수성 사슬과 함께 하나의 말단 지방족 소수성 그룹을 함유하여 다극성 액체 및 액 체 공기 경계 상에서 방향성을 가질 수 있으므로, 예를 들어 혈류 내에서 높은 내성을 갖는 리보솜 제조시 사용가능한 양쪽성 수용성 폴리머; 다양한 매질 내에서 높은 부피 내성과, 다양한 고분자 리간드 및 안티리간드에 대해 기능성 그룹 소유가 가능한, 수십 μ 크기의 통과 기공을 가진, 기능성 초다공성 하이드로겔. 다양한 구조의 폴리머 제조 실험실공법을 개발하고 대량생산용 초기 데이터를 작성했다. 쉬틸만 미하일 이사코비치, 화학 박사 플라스틱 화학 기술학과 전화 : (499) shtilmanm@yandex.ru 러시아 과학 아카데미 시베리아 분원 보레스코프 촉매 연구소 쌍 뻬쩨르부르그 분소 주소 : , 쌍 뻬쩨르부르그, 프로스펙트 도브로류보바 14 전화 : (812) 팩스 : (812) ivanchev@sm2270.spb.edu 소프트 콘택트 렌즈용 실리콘 하이드로겔 이중 위상 소재 동 소재는 폴리실록산 및 n 비닐피롤리돈 및 n.n 디메틸아크릴라미드 기반 폴리머 하이드로겔 을 기초로 한 상호침입 망상이다. 높은 산소 투과성과 호수성이 결합되어 1개월까지 연속 착용 할 수 있는 소프트 콘택트 렌즈로 제작에 사용할 수 있다. 동 소프트 콘택트 렌즈 실험 샘플의 동물 대상 실험을 완료했다. 혈중 산소 감소 합병증 및 독성 알레르기 반응 기준에서 동 소재는 우수 해외 샘플과 동일한 수준이면서 더 유망하다(상업 적으로 저렴한 원료 사용, 플라스마 화학 표면 가공 필요성이 없음). 269

288 러시아 화학기술 현황 간행물 보바쉐바 А.S., 다닐리체프 V.F., 이반체프 S.S., 카가노바 Е.V., 파블류첸코 V.N., 우샤코 프 N.А., 하이킨 S.Ya. 착용 기간이 연장된 소프트 콘택트 렌즈용 폴리머 인조소재와 그 제조 공법. 러시아 연방 특허 ( ) 이반체프 세르게이 스테파노비치, 공학 박사, 소장 전화 : (812) ivanchev@sm2270.spb.edu 약품으로 변형한 폴리머 하이드로겔 안과용으로 사용할 수 있는 메모리 효과 를 가진 약품 변형 폴리머 하이드로겔 합성 공법을 개발했다. 합성 방식은 다음을 포함하고 있다: 1 모노머 혼합물 내 약품 제제 용액 제조 2 모노머 중합화 3 폴리머에서 약품 추출 및 소재에 메모리 효과 를 부여하는 특정 형태의 기공을 가진 하이드로겔 형성 270 한러과학기술협력센터

289 유기, 폴리머, 바이오 화학 동 폴리머 하이드로겔 기반 소프트 콘택트 렌즈는 다음 장점이 있다: 여타 삽입 방법과 비교하여 10배 이상 약품 생체 이용률 증가 눈 전방 수분 내 치료에 효과적인 약품 농도 눈 전방 수분 내에 연장된 약품 배출 눈 손상 및 수술시 감염성 합병증 수준 저하 신약은 키로프 군사 의료 아카데미와(쌍 뻬쩨르부르그) 공동 개발했다. 간행물 보이코 E.V., 다닐리체프 V.F., 이반체프 S.S., 무라비요바 E.V. 등. 치료용 소프트 콘택트 렌즈 제조 공법. 러시아 연방 특허 ( ) 이반체프 세르게이 스테파노비치, 공학 박사, 소장 전화 : (812) ivanchev@sm2270.spb.edu 271

290 러시아 화학기술 현황 국립 모스크바 대학교 화학 학부 주소 : , 모스크바, GSP-1, 레닌 언덕, MSU 1, bld. 3, 화학학부 전화 : (495) 팩스 : (495) lunin@direction.chem.msu.ru 유기인산 살충제 파괴용 효소 바이오 촉매제 유기 인산 화합물 분해 효소 유전자를 함유하고 있는 일련의 유전학적 구조체이다. 그들을 세포 변형용으로 적용한 것을 사용하면 치료용 단백질의 재조합 형태의 세균성 초제작자를 제 조할 수 있다. 단백질 구조에 다양한 길이의 폴리히스티딘 서열을 유전학적으로 삽입하면 하게되면 금속 킬 레이트화 담체를 사용한 유기 인산 화합물 분해 효소 파생물 분리를 훨씬 단순화할 수 있고, 원시 유기 인산 화합물 분해 효소에 대해 촉매 특성을 변경하면서도 유기 인산 화합물 분해효 소 활성을 가지고 잇는 단백질 조합을 제조할 수 있다. 제조한 재조합 단백질을 기반으로 상수도 내 인산 유기 신경 독성 물질(제초제, 중독 물질 및 그 분해 산물) 분해용 고효능 효소 고정 생 촉매제를 개발했다. 예프레멘코 옐레나 니콜라예브나, 생물학 박사 친환경 바이오 촉매제 실험실 실장 전화 : (495) efremenko@enzyme.chem.msu.ru 272 한러과학기술협력센터

291 03 석유 및 유기촉매 화학 모스크바 2011 러시아 화학기술 현황

292 주관연구기관 : 한러과학기술협력센터, F&F Consulting Co 연구 책임자 : 임상현 박사(한러과학기술협력센터 센터장), 포킨 V.A. 박사(F&F Consulting Co) 참여 연구원 : 플라토노프 유리 부소장(F&F Consulting Co) 몰로트코프 리오니드 박사(F&F Consulting Co) 크라이노바 올가(F&F Consulting Co) 스미르노프 유리(F&F Consulting Co) 이기은(한러과학기술협력센터 연구원) 이명수(한러과학기술협력센터 연구원) 번역 : 정인순(아시아 아프리카대학 교수) 이은희(키에프국립대학 노문학 박사)

293 석유 및 유기촉매 화학 도 입 본 보고서는 러시아가 촉매분야에서 이룩한 과학기술적 성과들과 특별한 관심을 끄는 새로운 화학기술 개발에 대한 것으로 러시아의 특성을 고려해 러시아 과학아카데미와 일부 유명 대학 부속연구소들에 관심을 집중시켰다. 특히, 석유와 탄화수소가스를 정제하여 다양한 석유 및 가 스 제품들을 생산하는 분야와 관련해서는 러시아 과학아카데미 전문가들이 «2011년 통합계획 (Coordination Plan)» 안에서 선정한 기술들을 살펴보고자 한다. 먼저 수소를 이용한 디젤연료정제장치 개발과 관련한 기본프로젝트가 있는데, 이를 통해 디 젤연료의 황 함유율 기준치를 5ppm까지 떨어뜨릴 예정이다. 이 프로젝트는 (주) «VNIPINeft» 에서 총괄하고, 러시아 과학아카데미 시베리아분원 촉매연구소(노보시비르스크 소재), 그리고 A.V. 톱치예프 석유화학합성연구소(TIPS RAS, 모스크바 소재)가 공동으로 수행하고 있다. 2012년 프로젝트가 완료되면 유황 함유율이 5 ppm 이하인 고질의 디젤연료를 생산할 수 있는 장치들과 이에 필요한 촉매들이 개발된다. 또 하나의 우선과제는 무거운 석유를 정제하여 가벼운 석유제품들을 만드는 기술을 찾는 것 이다. 이 분야 총괄기관은 석유화학합성연구소(TIPS RAS)이고, 탄화수소정제연구소(IHCP SB RAS)와 G.K. 보레스코프 촉매연구소(SB RAS), 그리고 (주) «VNIINP» 등이 협력하고 있다. 프로젝트 완료시기는 2012년이고, 수행목적은 나노촉매를 이용해 무거운 석유를 가벼운 석유로 정제하는 것이다. 러시아에는 타르모래가 많으므로 2013년까지 타르모래(tar sands)를 정제해 모터연료와 탄소 재료들을 만드는 신기술을 개발할 계획인데, 프로젝트 총괄 기관은 러시아 과학아카데미 시베 리아분원 G.K. 보레스코프 촉매연구소이고, 탄화수소정제연구소와 석유화학합성연구소, (주) «로스네프티» 등이 협력하고 있다. 이를 통해 타르모래를 정제하여 가벼운 석유제품들과 고품 질의 탄소재료 등을 만드는 정제 공정 및 기술을 개발하게 된다. 무거운 잔사유(residues)의 정제문제는 러시아가 아주 중요하게 여기고 심각하게 고민하는 분 야이다. 그렇기 때문에 무거운 잔사유를 고도로 정제시킬 수 있는 '고효율의 메조포어 촉매 개 발에 필요한 과학적 기초를 위한 연구 프로젝트'가 아주 중요한 의미를 갖는데, 이를 총괄하는 기관은 러시아 과학아카데미 용액화학연구소(Institute of Solution Chemistry)이고, 공동수행기 275

294 러시아 화학기술 현황 관은 이바노보국립화학기술대학교(Ivanovo State University of Chemical Technology), (주) «슬 라브네프티 야로슬라브네프테오르그신테즈»이다. 프로젝트 완료시기는 2014년이고, 이를 통해 변형된 메조포어 알루미늄 산화물로 만든 고효율의 촉매제를 개발하게 되는데, 이 촉매는 무거 운 잔사유 정제를 위한 주요공정, 즉 수소화분해공정(hydrocracking)과 수소첨가 탈황반응 (hydrodesulfurization)들에 이용될 것이다. 촉매의 포어들을 크기에 따라 분포시키면 주로 10nm 크기 포어들이 압도적으로 많은데, 이는 거대한 아스팔텐(asphaltenes) 분자들이 침투할 수 있는 가장 적당한 크기이다. 그리고 플래티늄 금속류를 이용해 촉매 내부표면을 층별로 변형 시킬 수 있는 기술도 개발될 것이다. 이 촉매의 특징은 귀금속 함유량이 크게 감소되었음에도 불구하고 촉매활성도를 여전히 유지한다는 것이다. 그리고 수명이 연장되고, 재생 간격이 증대 된 촉매들이 만들어질 예정인데, 이는 반응물질의 공급 및 수소촉매크래킹 생성물의 수율을 촉 진시켜주는 메조포어들의 정렬된 구조(ordered structure of mesopores)를 통해 달성할 수 있다. 러시아에 연소가스들로 인한 불길 수가 많다는 사실은 '폐기물 제로 전자빔 기술' 개발이 절 박하다는 것을 보여준다. 이 기술을 이용해 수반가스에서 고옥탄가 모터연료, 그리고 가지가 고 도로 발달한 알케인 이성질체(highly branched isomers of alkanes) 등을 생산할 수 있다. 이 프 로젝트를 주관하는 기관은 A.N. 프룸킨 물리적 화학 및 전기화학 연구소(A.N. Frumkin Institute of Physical chemistry and Electrochemistry RAS(IPCE RAS))이고, 프로젝트 완성시 기는 2015년이며, 목표는 석유수반가스를 가공, 처리하여 가지가 많은 액체 알케인 및 고품질 모터연료를 생산할 수 있는 자원절약기술을 개발하는 것이다. 러시아는 또 나노분산 텅스텐카바이드(tungsten carbide) 및 텅스텐 카바이드코발트 합금 (alloys WC Co) 제조를 위한 전구물질기술 개발에도 큰 관심을 갖고 있다. 이 분야를 총괄하는 기관은 러시아과학아카데미 우랄분원 고체화학연구소이고, (주) «키로보그라드 경합금공장 (Kirovgrad hard alloys plant)»이 동참하고 있다. 프로젝트 완성시기는 2015년이고, 프로젝트 결과 개발된 마이크로파 처리와 졸겔 기술을 이용해서 나노크기의 세라믹 텅스텐 카바이드코발 트 복합재료들을 제조할 수 있게 된다. 많은 전문가들은 러시아가 미세유기합성제품과 약품 생산 분야에서도 상당한 전망과 가능성 을 갖고 있다고 강조한다. 이와 관련 러시아산 식물성 항부정맥 약물 알라핀(anti arrhythmic phytopreparation allapin) 제조를 위한 기술 개발이 큰 관심을 끌고 있다. 주관기관은 러시아 과학아카데미 우파과학센터 276 한러과학기술협력센터

295 석유 및 유기촉매 화학 (Ufa Scientific Center, RAS)이고, 프로젝트 완성 시기는 2015년이다. 이를 통해 고효율의 식 물성 항부정맥 약물인 알라피닌을 러시아 영내에서 개발하고 생산할 예정인데, 알라피닌에 필 요한 주된 식물성 원료들을 모두 러시아 영내에서 쉽게 구할 수 있다는 큰 장점을 갖는다. 참고 로 이 약물은 러시아 연방보건부의 «주요 필수 의약품» 목록에 항상 포함되는 중요한 물질이 다. 우파과학센터 유기화학연구소(Institute of Organic Chemistry, Ufa Scientific Center of RAS)에서는 이미 이 분야와 관련한 일련의 프로젝트들을 수행, 실현하고 있다. 예를 들어 2015 년까지 완성 예정인 프로젝트가 두 건 있는데, 이를 통해 1) 에포틸론(epothilones)과 엘레우테 시드(eleutezid)를 포함한 차세대 세포독성 화합물을 제조하고, 2) 침엽수의 진액 및 기타 재생 가능한 원료들을 이용하여 약물로 이용할 수 있는 유사물질들을 개발하고, 3) 프로스타노이드 (prostanoids) 및 사이클로펜타노이드(cyclopentanoids) 계열의 약물들을 개발, 제조하는 것이다. 위에서 언급한 제1 프로젝트를 완료하면, 에포틸론과 엘레우테시드, 유사물질, 친족 관계에 있는 화합물 등을 합성할 수 있는 스킴을 개발하게 되고, '구조와 활성의 상호관계'를 연구, 분 석하게 되며, 유망한 세포독성 화합물들을 제조할 수 있게 된다. 제2 프로젝트를 수행하면, 프로스타글란딘(prostaglandin) E를 키랄 합성(chiral synthesis) 시 킬 수 있는 핵심적 락톤디올(Laktondiol) 합성 방법을 개발할 수 있게 될 것이다. 그리고 큐프레 이트를 이용하지 않고도 11 데옥시미소프로스톨(11 deoxymisoprostol)을 합성시킬 수 있게 될 것이다(non cuprates synthesis of 11 deoxymisoprostol). 11 deoxymisoprostol은 산부인과용 «스테로이드+프로스타글란딘»으로 된 합성의약품 개발에 주로 이용된다. 또 dimethylfulvene과 dichloroketene의 [2+2] 부산물에 기초해, 11 deoxy Δ 12,13 prostaglandin J2를 제조할 수 있는 독특한 합성방법 및 기술을 개발할 예정이다. 그리고 이전에 실험실에서 합성시킨 2 (dichloromethyl) N [(1R) 1 phenethyl]cyclopent 3 en 1 carboxamide와 그 거울상 이성질체(antipode)를 기초로 한 사이클로사르코마이신(cyclosarcomycin)과 사르코마이신, 파생의약품 등을 합성, 제조할 수 있는 기술들이 개발될 것이다. 그뿐 아니라 염소 처리한 사이클로펜텐(chlorinated cyclopentenones)을 가지고 항생(antibiotic)과 항진균(antifungal) 작용을 하는 사이클로펜타노이드(cyclopentanoid), 즉 크립토스포로포진(Cryptosporocine)도 제조할 수 있게 된다. 러시아 과학아카데미 A.V. 니콜라예프 무기화학연구소는 새로운 다기능 나노복합재료 메조 포어 친수성 탄소 헤모흡착제들(NUMS BMC)을 개발할 수 있는 과학적 기초를 개발 중에 있 다. 그리고 친수성/소수성 탄소 플루오로카본(carbon fluorocarbon) 흡착제들(FUKM BMC)을 277

296 러시아 화학기술 현황 개발 중에 있는데, 이 흡착제들은 혈액에서 빌리루빈과 요소, 중금속(bilirubin, urea, heavy metals)들을 효과적으로 제거하기 위한 것이다. 이 프로젝트는 2015년 완료될 예정이며, 프로젝 트 수행의 목적은 1. 현존 흡착제들보다 성능이 2~5배 뛰어난 NUMS BMC와 FUKM BMC 흡 착제들의 프로토타입을 제조할 수 있는 과학적 기초를 확립하고, 2. 연간 최대 100킬로그램을 생산할 수 있는 pilot plant를 개발해 가동시키며, 3. 신흡착제 연간 생산량이 10톤에 이르는 시 험생산 규정을 개발하는 데 있다. 수의 분야에서 새로운 고효능 약품들을 개발하는 과제 또한 러시아에서 아주 중요하게 취급 하는 개발사업이다. 현재 러시아 과학아카데미 시베리아분원 탄화수소정제연구소에서 동물용 면역증강제 생산 기술을 개발 중에 있다. 프로젝트가 완료되는 2012년 약물을 나노포어 모체에 분산시킨 재료로 만든 차세대 의약품들을 생산할 수 있는 신기술이 개발될 것이다. 러시아과학 아카데미 시베리아분원 A.E. 파보르스키 화학연구소에서는 2011년부터 2015년 미세유기합성 제품 및 의약품을 생산하는 분야들에서 다수의 개발품들이 등장할 것으로 기대하고 있다. 예를 들어 산업용 유기염소 화학물질들을 기반으로 하는 할로겐화 알킬아미드(halogenated alkylamides)의 합성방법들이 개발될 것이다. 그리고 생물학적 활성을 띤 물질과 산업적 가치가 있는 물질들, 특수용도의 모노머와 폴리머들을 유도합성(directed synthesis) 시킬 수 있는 3 alkenylpyrazoles 을 제조할 수 있는 기술들이 개발될 것이다. 278 한러과학기술협력센터

297 석유 및 유기촉매 화학 석유 및 유기촉매 화학 석유 및 유기촉매 화학 분야를 검토하기 전에 먼저 러시아가 새로운 촉매들, 즉 유기화합물변 형(transformations of organic compounds)에 이용되는 촉매 개발에 상당한 노력을 기울이고 있 음을 언급할 필요가 있다. 물론, 촉매들 자체 개발에도 많은 노력을 경주하고 있다. 이는 얼마 전, 즉 2011년 10월 3일부터 7일까지 모스크바에서 진행된 제1차 러시아 학술대회 «Ruscatalys»의 결과만 봐도 알 수 있다. 이 대회에서는 촉매 분야와 관련된 과학기술들을 전반으로 소개하는 발표문들 외에도 구체적이고 흥미로운 개발품들이 소개되었다. «Ruscatalys»는 유엔이 선포한 국제화학의 해를 기념하고, 또 N.D. 젤린스키 박사 탄생 150 주년을 기념하기 위해 열렸다. 이 행사를 주최한 기관들은 러시아 과학아카데미, 러시아 교육과 학부, 러시아연방 산업무역에너지부, 러시아기초연구재단, M.V. 로모노소프 모스크바 국립대학 교, 러시아과학아카데미 시베리아분원 G.K. 보레스코프 촉매연구소, 러시아 과학아카데미 A.V. 톱치예프 석유화학합성연구소, 러시아과학아카데미 N.D. 젤린스키 유기화학연구소 등이다. 그리고 총 14개국 38개 도시에서 과학과 산업계, 교육, 출판, 기업체 대표들이 500여 명 참가 하였다. 그 중 대부분은, 즉 428명은 러시아 사람들이었다. 세계적으로 유명한 해외 과학센터들 대표들이 참석한 덕분에 러시아 촉매과학의 현주소를 파악하고, 또 러시아 연구개발활동이 세 계수준에 미치는지 여부를 평가할 수 있었다. 이 대회는 다음과 같은 분과들로 나뉘어 진행되었다. 촉매공정의 물리화학적 기초 촉매생산의 과학적 기초 유망한 촉매 공정 산업용촉매와 촉매공정 이 외에도 «Ruscatalys»에서는 일련의 심포지엄들과 라운드 테이블도 추가로 진행되었다. 대회 개막식은 모스크바국립대학교 제1교육관 컨퍼런스홀에서 열렸고, 총회에서 러시아 과학 아카데미 정회원들인 I.I. 모이세예프 박사(I.M. 구브킨 러시아 국립석유 가스대학교)와 V.N. 파 르몬 박사(SB RAS 부속 촉매연구소 소장)들이 특강을 하였다. 279

298 러시아 화학기술 현황 I.I. 모이세예프 박사는 «균질의 금속복합촉매(Homogeneous metal complex catalysis) : 어제와 오늘, 내일»이란 주제로 특강을 하였다. 거의 모든 전이원소들과 전이후원소들의 배위화학 및 유 기화학적 성과들에 의존하는 이 촉매분야는 일련의 유기화학 제품들과 반제품들을 위한 합성기술 및 다양한 미세화학 합성방법들의 기초가 된다. 여기서 금속복합촉매에 기초한 방법들을 이용하 면, 활성점(active site) 및 극히 중요한 중간 생성물들(key intermediates)의 조성과 구조를 설명할 수 있고, 또 이 설명을 기초로 촉매 반응의 메커니즘을 정할 수 있게 된다. I.I. 모이세예프 박사는 또 금속복합촉매들의 주된 형성단계들에 대해 언급한 뒤, 이 분야의 발전전망을 논하였다. V.N. 파르몬 박사는 «불균일 촉매(heterogeneous catalysis)의 물리적 화학 및 현대적 문제» 에 대해 특강을 하였다. 강의를 통해 입자크기와 나노입자들의 촉매속성의 상관관계에 대해 논 하면서, 귀금속들을 함유한 촉매제들에서 가벼운 탄화수소들이 고도로 산화되는 반응을 예로 들었다. 그리고 촉매활성도가 금속입자들 크기에 의존하는 구조적 민감성에 대해서도 말했는데, 민감도가 최대가 되는 크기는 약 2nm이었다. 이러한 의존성은 무엇보다 활성성분 나노입자들 의 크기가 화학적 잠재력에 영향을 미치기 때문으로 추정된다. 특히, 촉매상태 파악을 위한 in situ 컨트롤 방법들, 그리고 금속들에서 일어나는 탄화수소의 산화를 운동 역학적으로 연구한 결과들에 대해 자세히 언급하였다. 이후 러시아 과학아카데미 객원회원 겸 시베리아분원 촉매 연구소 부소장인 V.I. 부흐티야로프 박사, 그리고 러시아과학아카데미 유기화학연구소 부소장 인 A.Y. 스타헤예프 박사들이 «증착된 금속들에서 일어나는 촉매 작용의 크기 효과»라는 제목 으로 강의를 계속 하였다. 무엇보다 나노크기 범위에서 입자들의 크기에 따라서 활성점 조성 (composition of the active center)과 촉매 메커니즘이 변한다는 사실을 강조하였다. 촉매공정들 은 여러 메커니즘에 따라 동시에 진행될 수 있고, 반응매질의 작용에 의해 한 메커니즘에서 다 른 메커니즘으로 옮겨갈 수도 있다는 사실을 언급하였다. 최적의 나노입자크기는 산화되는 물 질의 성질, 그리고 담체(carrier)와 나노입자들의 상호작용, 반응조건들에 의해 결정된다. 연구를 통해 얻은 지식에 기초해 자동차 배기가스 재연소(afterburning of exhaust gases)에 이용되는 Pt와 Pd 촉매제들의 성능을 개선할 수 있고, 또 활성성분의 나노입자 크기를 최적화 함으로써 귀금속 함유량을 감소시킬 수 있다. 강의를 통해 소개된 성과들과 결론들은 급격히 발전 중에 있는, 그리고 나노크기 효과와 관련된 촉매화학분야에 해당된다. 실제로 지난 9월 초에 열린 촉 매와 관련한 유럽학술대회 «EuropeCat 10» 총회프로그램에도 '불균질 촉매의 구조적 민감성'에 대한 강좌가 들어 있었다(Rutger van Santen 교수). 2011년도 «Ruscatalys»와 «EuropeCat 10»의 프로그램들을 비교해 보면 두 대회가 많은 점에서 동일한 주제를 다루고 있다는 사실을 알 수 있다. 280 한러과학기술협력센터

299 석유 및 유기촉매 화학 러시아학술대회 «Ruscatalys»에서는 총회강좌들을 선정할 때, 촉매와 관련한 중요한 분야와 항목들을 모두 포함시키고자 노력하였다. 즉, 1. 촉매시스템들의 표면연구 방법 개발, 2. 촉매 반응들의 메커니즘 연구, 3. 표면연구 및 작용메커니즘에 기초해 그러한 촉매시스템들을 제조하 는 데 필요한 새로운 접근방법 개발 같은 것들을 주요 방향으로 하였다. 전문가들은 최근 10년 동안 세계 과학계에 중요한 변화가 일어났다고 말한다. 즉, 개별 촉매 공정들을 연구하기보다는 촉매 자체를 근본적으로 이해하려는 노력이 이루어지고 있는 것이다. 이 또한 러시아학술대회 «Ruscatalys»에서 볼 수 있었는데, 특히 기초적인 촉매 메커니즘 개발 이 대부분 촉매소재의 표면에서 일어나는 공정들의 이론연구 및 실험연구에 의존하고 있음을 알 수 있었다. <러시아과학아카데미 시베리아분원 탄화수소정제연구소> 소장인 V.A. 리홀로보프 박사의 강좌 는 석유정제에 이용되는 촉매제 제조와 관련한 것이었다. 최근 수십 년 새로운 전문용어 «촉매 설계 (design of catalysts)»가 등장하여 자리를 잡아가고 있는데, 이는 특정한 성질을 부여한 촉매재료를 제조하는 것을 의미한다. 그리고 이 같은 특정성질은 합성방법과 합성조건을 컨트롤 함으로써 달성 할 수 있다. 리홀로보프 박사는 주요 석유화학공정들, 즉 리포밍과 이성질화(isomerization), 알케인 의 탈수소반응 과정에 이용되는 일련의 증착된 촉매들을 합성할 때 일어나는 반응들을 얼마나 이해 하고 있는지 말한 뒤, 이러한 반응들을 충분히 이해할 수 있어야만 러시아를 비롯한 전세계 화학산 업의 기초가 되는 효율적인 석유화학 기술들을 개발할 수 있다고 강조했다. M.V. 초디코프 박사(A.V. 톱치예프 석유화학합성연구소)는 효율적인 촉매공정 방법의 일례 로 고속의 선택적 석유화학 공정에 이용되는 하이브리드 촉매막 반응기(hybrid membrane reactors)를 소개하였다. 졸 겔 방법과 분자층 증착방법들(molecular layer deposition)을 이용해 금속착물 전구물질(metal complex precursors)로 이루어진 촉매막시스템의 화학적 설계작업의 결과에 대해 언급하였고, 또 비선택적 다공성 막들에서 이산화탄소와 증기를 이용한 메탄과 가 벼운 탄화수소, 알코올 개질(reforming)이 진행되어 합성가스와 수소가 생산되는 것을 보여주었 다. 초디코프 박사는 또 이산화탄소를 이용한 유기물질의 개질 메커니즘에 대해 논한 뒤, «나노 반응기»로서의 막의 촉매 채널에서 일어나는 공정의 강화에 대해서도 말하였다. 신기술을 이용한 촉매시스템 설계의 일례를 독일 막스 플랑크 연구소의 S. 샤이훗디노프 교 수의 강의에서 찾아볼 수 있는데, 강의 제목은 «단분자층 촉매 : 표면과학적 측면에서 본 새로운 전망»이다. 넓은 의미에서 «단분자층 촉매»란 전이금속 산화물로 이루어진 촉매를 이르거나, 281

300 러시아 화학기술 현황 산화물 또는 금속체가 다른 산화물에 의해 전체 또는 부분적으로, 그리고 단층으로 덮여있는 금속들을 의미한다. 샤이훗디노프 박사는 단분자층 촉매 연구결과에 대해 말하며, 증착된 금속 클러스터들과 산화물 박막들의 상호작용이 층 두께에 따라 달라진다는 사실을 언급했다. 이는 최근 촉매과학에서 아주 중요하게 다루는 요소이다. 예를 들어 앞에서 언급한 촉매와 관련한 유럽학술대회에서도 이 주제가 중국 다롄 시에서 참가한 H. Bao 박사(화학적 물리학 연구소 소장)의 발표문에서 다루어졌다. 러시아과학아카데미 객원회원 A.G. 데도프 박사는 «메탄으로 만든 에틸렌 : 화학과 기술»이 란 제목의 강좌에서 천연가스와 석유수반가스가 석유화학분야의 유망한 원료이며, 이 덕분에 자원의 범위가 크게 확장될 수 있다는 사실을 강조하였다. 또 러시아는 전세계 메탄 매장량의 30%를 차지하고 있고, 또 효율적인 가스 파이프라인들이 구축되어 있기 때문에 가스원료를 정 제공장까지 운송하는 데 전혀 문제가 없다고 지적하였다. 그리고 데도프 박사는 러시아 국립석 유가스대학에서 N.S. 쿠르나코프 일반무기화학연구소, A.V. 톱치예프 석유화학 합성연구소와 공동으로 개발한 효율적인 신촉매를 소개하였는데, 이는 메탄을 정제해 석유화학의 기초산물인 에틸렌을 생산하는 데 이용되는 것이다. E.A. 카라하노프 교수(모스크바국립대학교 화학부)는 석유화학 및 유기 합성을 위한 초분자 촉 매시스템 설계에 대해 강의하였다. 초분자 촉매들은 활성성분 원자들을 효율적으로 이용할 수 있 게 해주는데, 특히 이를 둘러싸고 있는 리간드가 필요한 산물에 대한 선택성을 보장해준다. 초분 자 시스템은 균질촉매와 불균질촉매들의 장점들을 모두 가지고 있다. 그렇기 때문에 강의가 주로 2단계 시스템(two phase systems)에서 하이브리드 재료로 전환하는 방법들에 대해 이루어졌다. V.P. 아나니코프 박사(N.D. 젤린스키 유기화학연구소, RAS)는 C C 결합과 탄소 이종원자 (carbon heteroatom)를 포함해, 균질촉매시스템, 불균질촉매시스템, 그리고 나노크기 촉매 시스 템들이 만나는 유기합성기술 개발에 대해 강의하였다. 촉매 발전과 관련한 또 하나의 신 경향은 수학적 모델링(Mathematical Modelling)을 널리 이 용하는 것이다. 컴퓨터의 급속한 발전 덕분에 간단한 분자들(simple molecules)이 참여하는 반 응들을 시뮬레이션 하고, 또 촉매부분을 포함하는 모델들의 컴퓨터 처리를 보장할 수 있게 되었 다. «촉매원자로 설계를 위한 컴퓨터 유체역학»이란 제목의 총회강좌에서 촉매연구소 부소장 A.S. 노스코프 박사는 산업용 촉매공정 개발을 위한 과학연구에 컴퓨터 유체역학을 이용할 수 있는 전망에 대해 말했다. 이러한 방법이 발전하면, 가스 및 액체 흐름의 유체역학 문제를 해결 282 한러과학기술협력센터

301 석유 및 유기촉매 화학 할 수 있고, 또 고정 및 유동 층을 가진 반응장치들(reactors with a fixed and fluidized bed)의 고체촉매입자들 표면에서 일어나는 복잡한 반응 시스템을 계산하는 데도 도움이 될 것이다. 이 는 현대식 촉매들에 적합한 효율적인 반응기 개발을 위한 첫걸음을 내딛게 해준다. «in situ»와 «operando» 같은 방법과 기술은 현재 급격히 발전하고 있는 새로운 촉매과학분 야들에서 널리 이용되는데, 한편 이러한 방법들을 이용하기 위해서는 일련의 첨단과학장비들부 터 갖출 필요가 있다. 이유는 이 방법들이 고도의 진공환경에서 작업이 가능한 현대 물리화학적 방법들을 이용하고, 동시에 정상에 가까운 환경(대기압 또는 그보다 조금 높은 압력, 그리고 상 온보다 높은 온도 등)에서 일어나는 촉매반응을 수행해야 하기 때문이다. 한편 전체러시아과학 수준은 이 분야에서 다른 선진국 과학센터들을 능가하지 못하고 있다. 아직은 따라가는 수준이 다. 그래도 다행히 러시아 과학자들에게는 현재 독일이나 프랑스 등에 위치한 공동작업이 가능 한 해외과학센터들에서 작업할 수 있는 가능성이 있다. Y.V. 주바비추스 박사(쿠르차톱스키 연구소)는 «쿠르차톱스키 싱크로트론 복사소스에서 촉 매제 진단 : 오퍼랜드 모드로 가는 길(Diagnosis of catalysts on the Kurchatov synchrotron radiation source : the path to the regime operando)»이라는 제목의 강의를 하였다. 주바비추스 박사는 쿠르차톱스키연구소가 촉매제들을 «in situ»로 연구할 수 있는 필요한 조건들을 갖추고 있음을 지적한 뒤, 촉매와 관련한 «구조적 재료과학»을 소개하였고, 또 금속 나노입자들의 형성 에 대한 구조 모니터링의 예를 보여주었다. 즉 열분해 과정에서 볼 수 있는 분자전구물질의 활 성점 모델들(models of active centers in the thermal decomposition of molecular precursors) 과 다양한 기술적 처리 공정에서 볼 수 있는 촉매 활성점들의 상태 변화를 보여주었다. 한편 주바비추스 박사는 현재 쿠르차톱스키 연구소가 «in situ»는 가능하지만, 오퍼랜드 모드를 수행 할 수 있는 충분한 여건은 갖추지 못했다고 지적하였다. 그러나 현존 장비들을 현대화하고 연구 원들과 기술자들의 업무능력을 향상시킬 경우 오퍼랜드도 가능하게 될 것이라 말했다. 또 촉매 공정을 «in situ»로 연구하는 것이 쿠르차톱스키 연구소 말고도 첨단과학기술장비들을 갖춘 다 른 대규모 러시아 과학센터들에서도 가능하다고 덧붙이면서, 러시아과학아카데미 시베리아분원 촉매연구소를 예로 들었다. 바이오매스를 이용하는 환경촉매와 공정들도 «Ruscatalys»에서 집중 소개되었다. A.V. 톱치 예프 석유화학합성연구소 부소장 A.L. 막시모프 박사는 «재생 가능한 원료를 가지고 석유화학 원료 및 고부가가치 산물을 제조하는 데 이용되는 촉매제»라는 제목의 강의를 하였다. 셀룰로 283

302 러시아 화학기술 현황 오스, 지방, 리그닌을 이용해 고부가가치 산물들을 제조하는 데 필요한 촉매제들과 그 공정들에 대해 언급하였다. 그리고 산성 이중기능 촉매들을 이용해서 에탄올 및 단당류(monosaccharide), 글리세린, 지방산, 리그닌 방향족 화합물들로 이루어진 산물을 제조할 수 있는 기술들을 검토하 였다. 그리고 균질의 촉매 시스템들과 이온액체 같은 특수 용제(solvent)들을 효율적으로 이용 할 수 있는 예도 소개하였다. 다음, 모스크바국립대학교 화학부의 A.G. 후도쉰 박사는 촉매를 이용해 리그닌을 오존으로 산화시킬 수 있는 가능성에 대해 발표하였고, A.V. 키릴린 박사(N.D. 젤린스키 유기화학연구 소, 핀란드 아보아카데미대학교)는 «바이오매스 성분들에서 수소 생산»이란 제목의 강의를 하 였다. B.N. 쿠즈네초프 박사(화학 및 화학기술 연구소 SB RAS, 크라스노야르스크 소재)는 «리그노셀룰로오스 원료에서 액체연료를 생산하기 위한 통합촉매공정»이란 제목의 강의를 하 였고, A.S. 베렌블륨 박사(M.V. 로모노소프 모스크바국립미세화학기술대학교)는 식물성오일로 탄화수소 연료를 제조할 수 있는 촉매공정을 설명하였으며, V.V. 테플랴코프 박사(석유화학합 성연구소)는 바이오가스 농축과 가공을 위한 새로운 막 및 촉매 기술에 대해 강의하였다. 촉매연구소의 V.A. 키릴로프 박사는 «합성가스를 제조하고, 또 교통분야와 에너지분야에 이 용하는 데 필요한 촉매공정»이란 제목의 강의에서 '에너지문제의 해결', '가스원료와 재생 가능 한 자원들의 효율적 이용방법 개발' 등 현대 촉매과학이 추구하는 중요한 과제들을 통합시켰다. 그리고 합성가스 제조를 위한 일련의 촉매제 개발에 대해 소개하였다. 예를 들어 1. 천연가스를 부분적으로 산화시킨 뒤(partial oxidation) 스팀개질(steam reforming) 하고, 2. 디젤과 바이오 디젤 연료를 자열개질(autothermal reforming) 및 스팀개질 함으로써, 3. 바이오에탄올, 메탄올, 바이온연료, 열분해 오일 등을 스팀개질 하여 합성가스를 생산하는 데 이용되는 촉매제 개발에 대해 소개하였다. 또 환경문제 또한 촉매기술을 이용하여 효율적으로 해결할 수 있다는 주장이 여러 번 등장하 였는데, 대체로 배기가스를 촉매로 재연소 하는 방법들(catalytic post combustion of exhaust gas)이 제안되었다. 예를 들어 이와 관련 E.M. 술만 박사(트베리국립대학교)는 폐수에 든 독성 유기화합물을 촉매로 산화시킨 연구결과를 소개하였다. 이제부터는 현재 러시아에서 진행 중이고 또 이미 개발된 구체적인 촉매 기술들을 소개하고 자 한다. 이를 통해 러시아의 촉매기술 현황을 한눈에 볼 수 있고, 또 공동협력을 위한 가장 흥미로운 기술과 분야들을 선택할 수 있을 것으로 확신한다. 284 한러과학기술협력센터

303 석유 및 유기촉매 화학 I.M. 구브킨 석유가스국립대학교 주소 : , Moscow, Leninsky pr. 65 전화 : (499) 팩스 : (499) com@gubkin.ru 메탄을 산화개질하여 합성가스를 제조하는데 필요한 고선택성 촉매제 전이금속, 희토류금속, 알칼리토금속(alkaline earth elements) 이온들이 함유되어 있는 복잡한 산화시스템을 합성하였는데, 이는 온도조건과 대기압에서 높은 선택성을 가지고 메 탄을 산소개질(oxygen conversion) 시켜 합성가스를 생산하는 촉매로 이용될 수 있다. 코발트화합물 속 희토류와 알칼리토금속 이온들의 함유량 변화에 따라 촉매의 화학양론과 전 기전도성, 촉매속성 등이 결정된다. 음이온과 양이온 부격자(cationic and anionic sublattices) 조성이 다양한 '단상의 La(Sr), Nd(Ca) 층상 코발테이트(cobaltate)' 샘플들을 합성시킨 덕분에 반응혼합물에 불활성가스를 섞 지 않고 메탄 변환율이 85%일 때 일산화탄소와 수소의 선택성은 거의 100%가 되었다. 논 문 Dedov A.G., Komissarenko D.A., Loktev A.S. 외. 메탄의 부분적 산화를 위한 고선택성 촉매제 //제1회 러시아 석유대회 RNK 년 3월 14 16일, 모스크바 Dedov A.G., Komissarenko D.A., Loktev A.S., Mazo G.N., Moiseev I.I. 합성가스제조방 법. 러시아연방 특허 ( ). Alexey S. Loktev, 화학박사 일반 및 무기화학과 전화 : (499) genchem@gubkin.ru, al57@rambler.ru. 285

304 러시아 화학기술 현황 러시아과학아카데미 시베리아분원 G.K. 보레스코프 촉매연구소 주소 : , Novosibirsk, pr. akad.lavrenteva, 5 전화 : +7(383) 팩스 : +7(383) www@catalysis.ru, bic@catalysis.ru 단분자층 촉매 V 2 O 5 /TiO 2 에서 메탄올의 저온산화 단분자층 촉매들 V2O5/TiO2에서 메탄올의 산화반응을 연구하였는데, 온건한 조건(mild conditions)에서 반응이 두 방향으로 진행되어 디메톡시메탄(dimethoxymethane, DMM)과 메틸 포메이트(Methyl formate, MF)를 생성시켰다. 온도가 70~100 일 때 DMM에 대한 선택성은 90% 이상으로 확인되었다. 한편 온도가 높아질수록 메틸 포메이트의 양이 더 많아진다. 예를 들어 의 환경에서 메틸 포메이트에 대한 선택성은 최대 90%까지 이른다. 이 때 메탄올 개질 정도는 40~80% 이다. 동역학적 및 in situ 분광 연구에 근거해 바나듐양이온의 가역적 환원을 고려한 메탄올 산화 메커니즘이 완성되었다. 메탄올 산화 결과 DMM, DF, 포름알데히드, 개미산, 일산화탄소, 이산 화탄소 등이 생성되었다. Valery I. Bukhtiyarov, 화학박사 전화 : (383) vib@catalysis.ru. 286 한러과학기술협력센터

305 석유 및 유기촉매 화학 석유정제를 위한 수소화 반응에 이용되는 이중기능 촉매제 수소화 반응(hydrogenation)에 이용할 수 있는 이중기능 고활성 촉매(highly active bifunctional catalysts)를 제조할 수 있는 기술이 개발되었다. 이 촉매들을 이용하면 고도로 심화된 석유정제 가 보장되고, 또 세계품질기준을 만족시키는 모터연료도 생산할 수 있다. 이 기술의 핵심은 1) 산성 성분들(acidic components)을 함유한 담체를 제조하고, 2) 수소첨 가분해(hydrogenolysis)와 수소화(hydrogenation) 반응들의 활성성분을 선택적으로 합성시키는 데 있다(Co(Ni) Mo(W) S phase). 여기서 S phase는 촉매성분에 포함되어, 촉매 전환(catalytic conversion) 되어야 하는 모든 원료성분들에 노출되도록 하였다. 이 촉매제조기술의 기초는 이종금속화합물(bimetallic compounds) 용액에서 활성점 전구물질 들을 합성하는 데 있다. 이렇게 진공가스오일(vacuum gas oil)의 개질에 이용할 수 있는 단단계 수소첨가분해(onestage hydrocracking)를 위한 이중기능 신촉매들이 이미 개발되었고, 시험도 완료하였다. 신촉 매를 이용하였을 때 액체산물의 수율은 90~95%였으며, 잔류물(말단 끓는 점 End Boiling Point이 360 이상인 유분)은 10% 이하이었다. 신기술로 생산한 가솔린과 디젤 연료는 유황 함유율이 10 ppm과 50 ppm이하로 확인되었는데, 이는 Euro 4 를 만족시키는 놀라운 결과이 다. 잔류물(residue)의 경우 유황 함유율이 500 ppm 이하이기 때문에 촉매크래킹의 원료로 이 용할 수 있다. 이 기술 덕분에 또 석유증류액(petroleum distillates)의 수소첨가분해 및 수소정제에 이용할 수 있는 고활성 촉매제들이 제조되었다. 촉매들이 디젤연료 및 진공가스오일 수소정제를 위한 최적의 구조를 갖는다 활성성분 전구물질 바이메탈 착물 Mo, Co(Ni) 황화단계 모델 287

306 러시아 화학기술 현황 논 문 Klimov O.V. 석유가공을 위한 수소화 공정들을 위한 이중기능 촉매// Chemistry for Sustainable Development, 2011, 1, p Oleg V. Klimov, 화학박사 제올라이트 촉매 실험실 전화 : (383) klm@catalysis.ru. 러시아과학아카데미 A.V. 톱치예프 석유화학합성연구소(TIPS RAS) 주소 : , Moscow, Leninsky pr. 29 전화 : (495) tips@ips.ac.ru 바이오가스 농축과 가공을 위한 촉매막 기술 이는 흡착과 막 분리 기술을 이용해 95%의 순도를 나타내는 메탄을 제조하기 위한 기술인데, 이 덕분에 바이오연료의 에너지 함유량이 1,5~2배 정도 증가된다. 메탄의 건식 개질(dry reforming of methane)을 위한 촉매막반응 공 정 덕분에 바이오가스를 원료로 하여서 합성가스를 제조할 수 있게 되 었다. 이때 세라믹막 포어들의 안쪽 표면에 입힌 «금속을 함유한 복잡 한 산화촉매»를 이용한다. 이 기술은 에너지소비가 적고 반응장비들을 쉽게 대형화 할 수 있다 는 큰 장점을 갖는다. 288 한러과학기술협력센터

307 석유 및 유기촉매 화학 이미 분리시스템 시뮬레이션이 수행되었고, 최적의 매개변수들도 결정되었다. 그리고 시범용 흡착막 분리장치가 제작되었는데, 하루에 100m 3 의 바이오가스를 처리할 수 있는 능력이 있다. 논 문 Teplyakov, V.V., Tsodikov M.V., Shalygin M.G., Khotimsk V.S. 바이오가스 농축화와 가 공을 위한 새로운 촉매 막 기술// Russian Congress on Catalysis "Ruscatalys", 모스크바, 2011년 10월 3~7일, UD III 18, p Vladimir V. Teplyakov, 화학박사 막공정의 물리화학실험실 대표 전화 : (495) tepl@ips.ac.ru. 러시아과학아카데미 우랄분원 I.Y. 포스톱스키 유기합성연구소 주소 : , Yekaterinburg city, ul.s.kovalevskoy, 22 / Academicheskaya, 20 전화/팩스 : (343) admin@ios.uran.ru 폴리염화바이페닐의 액체상 환원적 촉매 탈염소화 강력한 유기오염물질인 폴리염화바이페닐을 처리할 수 있는 환원성 탈염소화(수소첨가 탈염 소화) 공정이 개발되었다. 이 공정을 이용한 결과 폴리염화바이페닐이 독성이 적은 물질로 바뀌 었는데, 이 물질은 또 유용한 재료로써 재활용이 가능하다. 여기에 금속 탄소 복합재료로 만든 신촉매를 이용하였는데, 예를 들어M/Sibunit 같은 것이 있 다. 여기서 M은 Ni, Pt, Pd이고, Ssp. 316, 383, 900 (m 2 /g); SPd 0.62, 2.27, 4.46 (m 2 /g)이다. 폴 리염화바이페닐이 바이페닐로 전환될 때, 5시간 간격으로 전환율이 36%, 71%, 98% 로 증가되 289

308 러시아 화학기술 현황 었다. 마지막 촉매에서는 전환율이 0,5시간 만에 93%를 기록하였다. 그리고 촉매 양이 10배 감 소되면, 전환율이 최대 63%까지 떨어진다. 활성이 가장 뛰어난 촉매는 Pd/Sibunit 으로 팔라듐이 5% 함유되어 있다. 이를 이용하면 알 칼리가 든 액체상 수첨탈염 반응에서 전환율이 95%에 달한다. 이때 온도는 실온이고 수소압력 은 1atm이다. 반응 조건의 변화로 공정의 위치선택성(regioselectivity)을 조절할 수 있다. 논 문 Mekhaev A.V., Pervova M.G., Taran A.P., Simakov I.L., Parmon V.N., Samorukova M.A., Boyarsky V.P., zhesko T.E., Saloutin V.I., Yatluk J.G. Sibunit 을 기반으로 하는 나노분산 팔라듐 촉매를 이용해 독성 산업폐기물을 액체상 탈염소화// Chemistry for Sustainable Development, 2, v 19, 2011, p Mekhaev A.V., Chupakhin O.N., Uimin M.A., Ermakov A.E., Pervova M.G., Gorbunova T.I. Mysik A.A., Saloutin V.I., Yatluk J.G. 금속나노분말촉매를 이용해 방향족염화물의 액체상 수첨탈염 반응 수행// Proceedings of the Academy of Sciences. chemical series, 2009, 6, p Yuri G.Yatluk, 화학박사 유기재료실험실 선임연구원 전화 : (343) yatluk@ios.uran.ru. 나노금속산화물로 만든 이종 촉매제 비지넬리 반응(Biginelli Reaction)과 한쯔쉬 반응(Hantzsch reaction) 촉매들로 나노크기의 금 속산화물을 이용하였는데, 이는 표면이 크게 발달하였고, 산성 및 염기성 활성점(the active sites of acidic and basic character)를 가졌다. 촉매표면에 반응물과 키랄 산물이 흡착되면 이들 의 반응능력에 영향을 미치게 되고, 이들의 상승작용(synergism) 덕분에 다성분 반응들의 위치 및 입체 선택성(regio and stereoselectivity)이 강화된다. 290 한러과학기술협력센터

309 석유 및 유기촉매 화학 나노크기의 금속산화물들, 즉 CuO, Al2O3, ZnO, NiO, MgO들과 SiO2 TiO2이 연구되었고, 키랄 유도자들(chiral inductors)로 L 타타르산, L 프롤린, 키니네 유도체(quinine derivatives) 등 이 이용되었다. 키랄 유도체들을 위한 최적의 구조가 밝혀졌고, 키니네와 비나프톨(binaphthol), 그리고 다른 키랄 분자들을 이용해 이들을 합성할 수 있는 신기술이 개발되었다. 이는 원포트합성(one pot synthesis) 방법인데, 니페디핀(nifedipine)의 수율은 87%, 나세미산 니트렌디핀(racemic nitrendipine)의 수율은 80% 이상으로 확인되었다. 이렇게 비지넬리 반응 생성물들이 만들어졌는데, 예를 들어 S enantiomer로 53% 강화시킨 생성물과 S enantiomer로 47% 강화시킨 니트렌디핀 샘플이 제조되었다. 중간반응생성물인 칼콘(chalcone) 제조방법도 개발되었다(수율 88%). 이는 그 동안 니트렌디 핀과 유사물질들을 생산할 때 이용해온 일반적인 3단계 합성스킴에서 이용될 수 있다. 나노크 기 금속산화물로 만들어진 촉매시스템들은 디하이드로아졸피리미딘(dihydroazolpyrimidine)의 입체선택적 합성에 이용될 수도 있다. 논 문 Fedorova O.V., Valova M.S., Titova J.A., Ovchinnikova, I.G., Grishakov A.N., Uimin M.A., Mysik A.A., Ermakov A.E., Rusinov G.L., Charushin V.N. 비지넬리 반응에서 나노 크기 금속산화물들의 촉매작용// Kinetics and Catalysis. M., 2011, v. 52, 2, p Fedorova O.V., Koryakova O.V., Valova M.S., Ovchinnikova, I.G., Titova J.A., Rusinov G.L., Charushin V.N. 한쯔쉬 반응에서 나노크기 금속산화물들의 촉매작용// Kinetics and Catalysis. M., 2010, v. 51, 4. p Gennady L. Rusinov, 화학박사 이종사이클 화합물 실험실 전화 : (343) rusinov@ios.uran.ru. 291

310 러시아 화학기술 현황 러시아과학아카데미 N.D. 젤린스키 유기화학연구소(ZIOC RAS) 주소 : , Moscow, Leninsky pr. 47 전화 : (499) 팩스 : (499) SECRETARY@ioc.ac.ru 초임계 조건에서 일어나는 이종촉매반응 초임계 조건에서 일어나는 다음과 같은 이종촉매반응들(heterogeneous catalytic reactions)이 연구되었다. 가벼운 알케인들의 이성질화(isomerization of light alkanes) 부틸렌에 의한 이소부탄의 알킬화(Alkylation of isobutane by butylenes), 부틸렌의 올리고 머화(oligomerization of butylenes) N 부탄(N BUTANE)의 방향족화, 올리고머화, 크래킹(aromatization, oligomerization and cracking of n butane) 아세틸렌의 선택적 수소화 반응을 위한 촉매제들의 비활성화 및 재생(deactivation and regeneration of catalysts of selective hydrogenation of acetylene) 벤젠의 직접산화(direct oxidation of benzene) 탄화수소의 변화를 다양한 고체산촉매시스템(solid acid systems)들에서 연구하였는데, 예를 들어 황산 처리 한 지르코니아(sulfated zirconia), 증착된 헤테로폴리산(heteropolyacids), 텅스텐 삼산화물(tungsten trioxide), 그리고 H form 및 변형된 제올라이트(zeolites)등에서 하였다. 이때 압력은 1~200atm으로 그 폭이 아주 넓었고, 유동형 반응기(flow type reactor)에서 이루어졌다. 기존의 가스액체 조건에 비해 초임계인 조건에서 반응을 수행하면, 이종촉매들의 활성과 선택성에 큰 변화를 줄 수 있다. 촉매수명이 크게 증대되고, 생산성이 증대된다(반응과 비활성화 공정이 반복되면서). 비활성화된 촉매제들의 부분적 또는 전체적 재생이 가능해진다. 이를 위해 초임계 매질에 292 한러과학기술협력센터

311 석유 및 유기촉매 화학 서 꺼낸 뒤 촉매표면에서 불포화 응축물들(unsaturated condensation products)을 제거한다. 올레핀 선 택 성 초임계조건 가스단계 가스단계 가스매질 및 초임계 조건에서 촉매 Pt/WO3/TiO2를 이용한 N pentane 이성질화의 선택성(300 ) 논 문 Koklin A.E., Chan V.M.H., Kazansky V.B., Bogdan V.I. 일반적 및 초임계 조건에서 C4 올레핀으로 이소부탄의 알킬화 // Kinetics and Catalysis, 2010, v.51, 3, p Bogdan V.I., Helkovskaya Sergeeva E.G., Vasin, T.V., Kazansky V.B. 가스매질 및 초임 계 조건에서 n 부탄의 방향족화// Kinetics and Catalysis, 2008, v. 49, 1, p Bogdan V.I., Koklin A.E., Kazansky V.B. 백금으로 변형시킨 고체산촉매를 이용해 초임 계 조건에서 N 펜텐을 이성질화// Сверхкритические флюиды. Теория и практика, 2007, v. 2, 4, p Victor I. Bogdan, 화학박사 촉매팀 팀장 전화 : (499) Е-mail : bogdan@ioc.ac.ru. 293

312 러시아 화학기술 현황 러시아과학아카데미 화학적 물리문제 연구소 주소 : , Moscow Region., Chernogolovka, pr. Acad. Semenova 1 전화 : (495) ,(49652) 팩스 : 8(49652) psi@icp.ac.ru 촉매를 이용해 2,4,6 트리니트로톨루엔을 부분적 수소화 반응시켜 얻은 생성물 촉매를 이용한 트리니트로톨루엔(TNT) 수소화반응 메커니즘이 연구되었다. 이 반응 결과 트 리아미노톨루엔과 일련의 중간화합물들이 생성되었는데, 이들은 민간 목적의 재료들을 합성하 는 데 이용될 수 있다. 또 부분적 수소화반응을 위한 활성 및 선택성이 높은 촉매들을 개발하였다. 이 촉매들은 다양 한 방향으로 공정을 수행해서 높은 수율로 중간생성물들을 만들 수 있다. 예를 들어 4%Pd/Al2O3 촉매를 가지고, 다양한 유기합성의 반응물질 및 의약물질로 이용할 수 있는 2 amino 4,6 dinitrotoluene과 4 amino 2,6 dinitrotoluene 혼합물을 제조하였는데, 그 수 율이 90% 이상이 되었다. Pd/C가 5%일 때, 차세대 염료 합성의 재료로 이용할 수 있는 중간생성물(intermediate product) 모노니트로디아미노화합물(mononitrodiaminocompounds)의 혼합물이 생성되었는데, 수율은 98% 이상이었다. Pd/fiberglass가 0,2% 함유되어 있을 때는 2,6 dinitro 4 tolylhydroxylamine이 제조되었는데, 이는 고도의 반응능력을 가진 물질로 유기합성에 이용할 수 있는 것이다. 이 생성물들은 이전에는 다단계 화학양론적 방법으로만 제조할 수 있었던 것들이다. 논 문 Dorokhov V.G., Pomogailo A.D., Barelko V.V., Savchenko V.I. 촉매를 이용해 2,4,6 트리니트로톨루엔을 부분적으로 수소화 반응시켜 중간생성물 제조// 2011년 10월 3~7일, 모스크바, SD III 한러과학기술협력센터

313 석유 및 유기촉매 화학 Victor G. Dorokhov, 화학박사 유기화합물의 촉매적 합성 실험실 대표 전화 : 8(49652) vicd@icp.ac.ru. 파라핀계 탄화수소의 탈수소화를 위한 알루미늄 크롬 촉매를 플라즈마 화학적으로 제조 탈수소반응(dehydrogenation)을 통해 파라핀계 탄화수소(paraffin hydrocarbons)를 올레핀으 로 만드는 데 이용할 수 있는 알루미늄/크롬 촉매를 플라즈마 화학적으로 제조하는 방법에는 열처리 기술이 포함된다. 즉, 반응물질들인 알루미늄과 크롬 카르보닐(chromium carbonyl) 분 말을 저온의 플라즈마 유동기체(air flow of low temperature plasma)에서 열처리한다. 반응물질들은 아르곤 가스와 함께 에어졸 형태로 플라 즈마 유동기체와 반응기로 따로따로 공급된다. 공급량은 크롬산화물 함유량이 15 20%, 알루미늄 산화물 함유량 이 80~85%인 촉매들이 만들어지는 데 필요한 양이다. 먼지가스 형태의 분말을 40 까지 냉각시켜 반응기에서 꺼낸 뒤, 질산 또는 질산 암모늄(ammonium nitrate) 또 는 중크롬산염(dichromate)을 함유한 화학시약으로 처리 한다. 그 후 잉여 반응물질은 증발시키고, 가공한 촉매는 건조시킨 후 550 고온에서 2시간 이하로 태운다. 촉매 가공은 위에서 언급한 화학시약들로 80~100 에서 수행 하는데, 2시간이 넘지 않도록 한다. 한편 질산에서 촉매 를 가공할 때는 압력용기(autoclave)에서 하되, 온도는 175, 시간은 20분 정도이다. 논 문 Balikhin I.L., Berestenko V.I., Didenko L.P. 외. 탄화수소 탈수소화를 위한 알루미늄/크롬 촉매의 플라즈마 화학적 제조 방법. 러시아연방특허 ( ). 295

314 러시아 화학기술 현황 Valery I. Savchenko, 화학박사 촉매를 이용한 수소화 및 산화 공정 실험실 대표 전화 : 8(49652) vsavch@icp.ac.ru Igor L. Balikhina, 화학박사 Balihin@chgnet.ru. 가벼운 알케인(alkane)의 탈수소화를 위한 알루미늄/크롬 촉매 알루미늄/크롬 촉매를 합성할 수 있는 새로운 방법이 개발되었다. 즉, 질산수용액에 든 크롬 과 알루미늄을 알칼리 매질에서 단단계로 공침시키는 방법이다(single stage coprecipitation). 이 촉매는 고도로 발달한 안정된 나노포어 구조를 갖고, 코크스 형성에 대한 내성이 있으며, 높은 촉매 활성을 갖는다. 고립된 표면 이온들(Cr 3+ )이 가장 강력한 촉매활성을 띤다. 변환율, 프로필렌 선택성, 코크스 형성에 대한 내성 등에서 이 촉매는 시중에 나온 다른 어떤 유명 제품 들보다 성능이 뛰어나다. 다중 응축된 고비점 방향족 탄화수소들(С14 С36)이 부가적으로 형성 될 때, 카로넨(С24Н12, tbp=525 )이 가장 열에 대한 안정성을 나타낸다. Valery I. Savchenko, 화학박사 촉매를 이용한 수소화 및 산화 공정 실험실 대표 전화 : 8(49652) vsavch@icp.ac.ru. 공기정화와 살균을 위한 광촉매 장치 새롭고 독특한 방법을 이용하여 다목적 고성능 광촉매 공기 청정기들(photocatalytic air purifiers)을 개발하였다. 이 공기청정기의 작동원리는 자외선에 노출된 «TiO2 나노결정» 표면에서 유기 불순물들이 광촉매 산화되는 데 있다. 먼저 파장이 315~400 nm인 빛이 «반도체 광촉매 TiO2»입자에 흡수 되면서 자유전자와 정공(free electron and hole)이 만들어진다. 전자는 산소와 반응하여 유기물 296 한러과학기술협력센터

315 석유 및 유기촉매 화학 질을 산화시킬 수 있는 활성산소(oxygen radical)를 형성하고, 정공도 흡착된 유기화합물과 산 화제처럼 반응한다. 전도 밴드 자외선 방사 입자 원자가 밴드 우수성 공기 중에 함유된 유기오염물질분자, 박테리아, 바이러스 등을 제거하는데, 이들을 이산화 탄소 가스와 물로 완전히 무기화(mineralization) 시키기 때문에 오염물질들이 장치에 축적 되지 않는다. 탄소시스템으로 흡착이 잘 안 되는 분자량이 작은 휘발성 유기오염물질들(포름알데히드, 메탄, 아세트알데히드 등)을 공기 중에서 제거한다. 성분들의 수명이 길다 공기오염도를 측정하는 내장된 가스센서의 신호에 따라 장치를 자동으로 작동시키고, 끌 수 있다. 농 도 농 도 시간, 분 시간, 분 공기청정기 TIOKRAFT VL40 2를 이용해 공기 중 유기오염물질을 제거할 수 있는 정도 공기청정기 «TIOKRAFT»는 시험을 이미 완료하였고 소규모 생산이 시작되었다. 297

316 러시아 화학기술 현황 Eugene N. Kurkin, 화학박사 부소장 전화 : 8(49652) kurkin@icp.ac.ru. 러시아과학아카데미 구조적 거시속도론 및 재료과학 연구소 주소 : , Moscow region. Chernogolovka city, str. Institutskaya, 8 전화 : (49652) 팩스 : (4952) SHS 금속간화합물에 기초한 산화용 다중금속촉매 레이니 금속 타입(metals such as Raney)의 구조를 갖는 다중금속촉매들(Polymetallic catalysts)이 개발되었는데, 이는 일산화탄소와 탄화수소를 고도로 산화시킬 때 이용된다. 전구물질은 전이금속들(주로 3번째 줄 이하, 즉 Mn, Fe, Co, Ni 등)의 금속간화합물들이다. 이 금속간화합물들은 자체전파 고온연소 합성법(SHS : Se1f Propagation Combustion Synthesis)으 로 제조하였다. 이 촉매들에서 일산화탄소가 80% 변환되는 데 필요한 온도는 150~200, 프로판의 경우 250~300 로 확인되었다. 이때 가스흐름의 속도는 1, h 1, 샘플들 비표면적은 최대 43 m 2 /g였다. 활성이 가장 높고 안정적인 샘플들의 표면에서 육각 플레이트 나노구조가 발견되었다. 이 나 노구조는 크기가 20~30nm인 그래뉼들로 되어 있고 두께는 100 nm이며, 직경은 1~1,5µ이다. 방향은 대체로 기판표면에 대해 직각을 이루고 있다. 298 한러과학기술협력센터

317 석유 및 유기촉매 화학 논 문 E.V. Pugacheva, V.N. Borshch, S.Ya. Zhuk, D.E. Andreev, V.N. Sanin, V.I. Yukhvid. SHS Produced Intermetallides as Catalysts for Deep Oxidation of Carbon Monoxide and Hydrocarbons. Int. J. of SHS. 2010, Vol. 19, No. 1, p V.N. Borshch, E.V. Pugacheva, S.Ya. Zhuk, D.E. Andreev, V.N. Sanin, V.I. Yukhvid. 금 속간화합물 SHS에 기초해 만든 표면나노구조를 가진 다중금속 산화촉매 // 러시아전국 과 학혁신대회 «현대 고체상 기술(Modern solid state technology) : 이론과 실제, 혁신경영», 탐봅, 발표문모음집 p E.V. Pugacheva, D.E. Andreev, V.N. Sanin, V.N. Borshch. 금속간화합물 SHS로 제조한 표면나노구조를 가진, 그리고 일산화탄소와 탄화수소의 완전산화에 이용되는 산화촉매들의 개발과 연구// 국제나노기술포럼, 모스크바 2008, 초록집, p Vladimir N. Sanin, 화학박사 액체상 SHS 공정 및 주조재료 실험실 선임연구원 전화 : (49652) svn@ism.ac.ru Borsch N. Vyacheslav, 화학박사 전화 : (49652) borsch@ism.ac.ru 299

318 러시아 화학기술 현황 러시아과학아카데미 시베리아분원 석유화학연구소 주소 : , Tomsk-21, prosp. Academichesky, 4 전화/팩스 : (382-2) canc@ipc.tsc.ru 가스와 석유 정제를 위한 제올라이트 촉매 하이실리카 제올라이트(high silica zeolites) 촉매의 합성방법 및 변형방법들이 개발되었다. 알칼리성 알루미늄실리카겔의 열수결정화(hydrothermal crystallization) 기술을 이용해 하이실리 카 제올라이트 촉매를 제조할 수 있는데, 이때 구조형성 성분으로 헥사메틸렌디아민(hexamethylene diamine), 카바마이드(carbamide), 또는 암모늄 중탄산염(ammonium bicarbonate)을 이용한다. a) b) a) 탄산수소암모늄(ammonium bicarbonate), b) 헥사메틸 디아민을 이용해 제조한 철 알루미노실리케이트(iron aluminosilicates) 이러한 촉매들의 변형은 전도성 물질들의 전기폭발 및 가스상 합성(electric explosion of conductors and gas phase synthesis) 기술로 제조한 다양한 금속들의 나노입자들로 실현할 수 있는데, 이는 열수합성 단계에서 이루어진다. 변형된 제올라이트 Zn Cr 촉매 촉매들은 친환경 시스템들로 만들어졌고, 귀금속 및 중금속 들을 함유하지 않고, 백금촉매보다 훨씬 저렴하다는 장점들을 갖는다. 또 높은 유황함유율에 민감하지 않기 때문에 수소를 이 용해 원료에서 황을 제거하거나 질소를 함유한 화합물들을 제 거할 필요가 없다. 탄화수소 혼합물과 메탄올의 개질 과정에서 고도의 활성과 선택성을 나타낸다. 300 한러과학기술협력센터

319 석유 및 유기촉매 화학 기술적 특징 제품 특성 수치 하이실리카 제올라이트(HS zeolite) 분말 HS zeolite로 만든 촉매 내열성 벌크밀도 비표면적 규산알루미늄 모듈 외형 벌크밀도 파괴강도(날 넓이가 0,1 mm인 칼) 비표면적 최대 800 0,5-1 g/cm m 2 /g 백색 압출성형물 0,61-0,65 g/cm 3 0,52-0,70 kg/mm(diameter) mp/g 이 촉매들은 다음 제품들을 제조할 때 이용한다. 다양한 종류(천연가솔린, 콘덴세이트, 석유 등)의 저옥탄가 유분들로 고옥탄가 벤진을 만들 때 가스형태의 탄화수소 원료(천연가스, 석유수반가스,다양한 종류의 가벼운 탄화수소 유분들, 정유공장 배기가스)로 방향족 화합물을 제조할 때 메탄올로 가솔린 끓는 점 영역(180 )의 탄화수소를 제조할 때. 탄화수소 원료 가공에 이용되는 제올라이트의 촉매활성 원료 순수메탄 천연가스 수반가스 프로판 부탄 유분 직류 가솔린 원하는 제품의 수율, % 14% AGC C % AGC C % AGC C % AGC C % AI % AI 93 현재 실험실 장치들을 이용하여 제올라이트를 함유한 촉매제를 매월 최대 2kg까지 생산할 수 있다. Alexander V. Vosmerikov, 화학박사 가벼운 탄화수소의 촉매정제 실험실 대표 전화 : (382-2) , pika@ipc.tsc.ru / dmps@ipc.tsc.ru. 301

320 러시아 화학기술 현황 메탄을 벤젠으로 직접 변환시키는 촉매시스템 규산모듈 50을 가진 하이실리카 제올라이트(HSZ)를 합성하였고, 또 이를 기반으로 하여 몰 리브덴(Мо 4,0%)과 은(Аg 0,1 2,0%) 나노분말들(전도성 물질들의 전기폭발 결과 제조)을 기계 적 건식 혼합함으로써(dry mechanical mixing)' 메탄을 벤젠으로 개질시킬 때 이용할 수 있는 비산화 촉매(non oxidizing catalysts)'를 제조하였다. 은 나노분말을 몰리브덴/하이실리카 제올라이트 촉매에 첨가하면 반응 시 촉매활성이 증대되 고, 안정성이 강화된다. %, 변 환 시간, 분 본래 촉매4,0% Mo(NP)/HSZ(1), 그리고 은나노분말(NP Ag)을 0,1%(2); 0,5 %(3); 1,0%(4), 2,0%(5) 첨가한 촉매들의 작업 시간과 메탄 개질의 상관관계(Т=750, GHSV=1000 h 1) 본래 촉매에 은을 0,1% 첨가한 촉매(0,1% Ag 4,0% Мо/HSZ)에서 메탄의 최대 전환은 작업 시작 후 140분 이 경과되었을 때 일어났으며, 전환율은 22% 이상 되었다. 이는 은을 첨가하지 않은 촉매 Мо/HSZ보다 6%가 더 많은 수치이다. 이 촉매에서 메탄전환율은 380분이 경과되었 을 때 1,7% 감소되었는데, 한편 본래 촉매에서는 11,9%가 감소되었다. 은을 첨가한 촉매 Ag Мо/HSZ의 벤젠형성 선택성은 약 70%에 이르렀다. 한편 촉매의 은 함 유율이 0,5% 까지 높아지면, 은 함유율이 0,1%인 4,0% Мо/HSZ에 비해 활성과 안정성이 오히 려 떨어졌다. 이는 옥시와 유사한 몰리브덴 클러스터들(molybdenum oxy like clusters)이 자리 잡고 또 제올라이트의 산성 센터들(acid sites of zeolite)이 위치한 «Мо2C의 표면활성점들»과 «제올라이트 채널들»을 은의 응집체들(Ag agglomerates)이 억제하기 때문이다. Alexander V. Vosmerikov, 화학박사 가벼운 탄화수소들의 촉매가공 실험실 대표 전화 : (382-2) , pika@ipc.tsc.ru, dmps@ipc.tsc.ru. 302 한러과학기술협력센터

321 석유 및 유기촉매 화학 저온크래킹으로 연료유분의 수율 증대 오존화된 석유원료에 함유된 오존화물(ozonides)과 황산화물(sulfoxides)에 의해 유도된 저온 크래킹(340 )으로 연료 유분들의 수율을 증대시키는 새로운 방법이 개발되었다. 이 방법의 특징은 석유를 가공할 때, 오존화 및 열분해(Thermal decomposition) 및 촉매공정 을 함께 이용한다는 데 있다. 오존화 반응은 수직 관류 다중섹션 반응기(a vertical once through multisection reactor)에서 실현되는데, 이때 오존이 많이 소비되지 않는다. 오존 처리 된 석유는 340 온도에서 30분 동 안 열분해를 거친 뒤 마지막으로 증류장치에서 탄화수소로 증류된다. 직류 연료유분(Straight run fuel fractions)은 제올라이트를 함유한 고정촉매층을 가진 플로타 입 장치들에서 처리되는데, 이때 가능한 온도 범위는 , 공급되는 액체원료의 체적유 량(Volume flow rate)은 2 h 1, 압력은 1 2 atm이다. 그 결과 석유의 정제 심화도가 높아지고, 석유제품들의 품질도 향상되는데, 이는 무거운 석유 유분들을 오존으로 분해시킨 뒤 생성된 연료 증류액을 촉매로 처리하기 때문이다. 이 방법의 우수성 생성되는 가솔린의 품질을 개선시킨다. 원유의 해당 유분을 동종의 다른 기술로 가공하는 것과 비교할 때, 가솔린 수율이 20% 더 많다. 유황 함유율이 낮은 디젤연료 수율이 90% 이상으로 증대된다. 이 기술은 현재 연구개발 단계(R&D)에 있다. 실험실용 오존화 장치, 오존 처리한 석유의 열 처리를 위한 장치, 직류 연료유분 가공을 위한 장치들이 이미 개발, 제작되었다. Vyacheslav F. Kamyanov, 화학박사 전화 : (382-2) kamyanov@ipc.tsc.ru. 303

322 러시아 화학기술 현황 폐유와 석유제품폐기물의 정제 탄화수소 재생을 위한 추출제(extracting agent)및 흡착체 조성이 개발되었고, 또 그 기술 매 개변수들이 개발되었는데, 이는 금속가공산업에서 윤활 및 냉각 유체(lubricating & cooling fluids)로 이용되는 석유제품들과 광물산업 및 모터오일의 기반이 되는 탄화수소를 재생시키기 위한 것이다. 황산 또는 알칼리 정제와 달리, 추출제를 이용해 오일 잔류물(oil residues)을 정제하는 방법 은 난류에서 액상과 접촉하면서 진행되고, 가열 없이 단단계(one stage)로 오일을 99,83%까지 고도로 정제해준다. 이때 추출제:원료의 비율은 1:20~1:60이다. 이때 상의 분리가 확실하게 일어나고, 정제된 오일을 추출제로부터 분리시키는 시간은 황산 을 이용하는 방법보다 1500배나 감소된다. 이 기술에서 이용하는 추출제는 장비의 부식을 유발하지 않고, 오염된 폐유에서 물과 수지 및 산화 물질(resinous and oxidized substance), 금속분말들을 제거한다. 원료정제의 뛰어난 효율성은 새로운 추출제 덕분인데, 특히 추출제가 나타내는 고도의 선택 성과 친환경성 덕분이라 할 수 있다. 1톤의 추출제로 폐유 50~60톤을 정화시킬 수 있다. 산업용 오일을 재활용하면 기계에서 금속 제거를 가속화(accelerates removal of metal) 시킬 수 있고, 연마분말(abrasive powder)의 소비 를 감소시킨다. 흡착제 1~3% 정도를 1~1,5시간 분산시켜 두면 자동차 오일이 98~99%까지 정화된다. 동시에 사용되지 않은 첨가제들은 추출해내지 않는다. Zinaida T. Dmitrieva, 화학박사 오일 레올로지 실험실 전화 : (382-2) ztd@ipc.tsc.ru. 304 한러과학기술협력센터

323 석유 및 유기촉매 화학 러시아과학아카데미 시베리아분원 화학 및 화학기술 연구소 주소 : , Krasnoyarsk city, str. Marksa, 42 전화 : (391) 팩스 : (391) chem@icct.ru n 알케인 C 4 C 6 의 이성질화에 이용되는 황산염 처리한 산화촉매 n 알케인 С4 С6의 이성질화에 이용할 수 있는 황산염 처리한 새로운 산화촉매(sulfated oxide catalysts)와 그 제조방법이 개발되었다. 산화단계에서 나노구조 결정입자들이 형성되는 조건들이 밝혀졌다. 그리고 이 산화단계는 일 정한 합성 단계에서 주입시킨 특수 음이온 및 양이온 첨가제들에 의해 준안정상태(최대 800 ) 에서 안정화 되었다. 산화나노입자들의 구조를 결정하는 조직화 기술 덕분에 포어의 크기를 수 나노미터에서 수십 나노미터까지 조절할 수 있다. 그리고 음이온과 양이온 촉진제의 농도를 조절함으로써 탄화수 소분자들을 크래킹 하지 않고 이성질화 반응에 필요한 산도를 선택할 수 있다. 촉매가 안정적으 로 작용하도록 하기 위해 표면에 금속성분의 나노입자들을 입힌다. 황산 지르코니아 촉매(Sulfate zirconia catalyst)는 온도에서 끓는 점이 낮은 직류 석유유분들의 옥탄가 (C5 C6)를 12포인트나 증가시켜 준다. 알루미늄 클로라이 드로 만든 촉매들(catalyst based on aluminum chloride)과 달리 새로 개발된 이 같은 이성질화 방법은 장비를 부식시 키지도 않는다. 그렇기 때문에 원료 속에 든 염소화합물 (chlorinated compounds)을 측정하는 장치가 따로 필요 없 고, 배기가스에서 염화수소를 제거할 필요도 없다. 305

324 러시아 화학기술 현황 이성질화 촉매의 특성 활성성분 함유, 질량의 % 크기, nm 변형 ZrO 2 비표면적, m 2 /g 포어체적, cm 3 /g 2 SO 4 Al 2 O 3 Pt 입자 포어 정방형 7,3 2,5 0, , ,1 Pyotr N. Kuznetsov, 화학박사 유기광물원료의 종합가공문제 실험실 대표 전화 : (391) kpn@icct.ru. 메탄의 산화이합체반응을 위한 페로스피어 CaO Fe 2 O 3 메탄의 산화 이합체화 반응(oxidative dimerization of methane)에 이용되는 페로스피어들(강자성 구형 시스템, ferrospheres=ferromagnetic spheres system)인 CaO Fe2O3의 촉매속성을 연구하였다. 그리고 페로스피어의 촉매활성을 강화하기 위해 불화수소산에칭(etching of ferrospheres with hydrofluoric acid)을 하고, 온도 850, 메탄과 산소의 비율은 85:15인 환경에서 메탄의 산화 이합체화 반응이 일어날 때의 촉매속성을 연구하였다. %, 선 택 성 시간, 분 본래원료 본래원료 본래원료 에칭한 에칭한 에칭한 반응매질이 샘플들 S1MF 0,1+0,063에 영향을 미치는 시간과 선택성의 상관관계 여기서 샘플은 본래 샘플(Fe 2 O 3 이 질량의 95,2 %)과 에칭한 샘플(Fe 2 O 3 이 질량의 97,8%)을 의미함. 306 한러과학기술협력센터

325 석유 및 유기촉매 화학 그 결과 페로스피어들을 기반으로 하는 변형된 옥시불화물 시스템의 활성이 3배로 증가되고, С2 산물 형성의 초기 선택성은 64 68%까지 떨어지며, С2Н6/С2Н4는 1,01 1,13까지 감소된다는 사실이 확인되었다. 시작부분에서 불화처리한 시스템의 촉매속성이 변화되는 것은 새로운 옥시불화물 활성성분이 형성되었기 때문이라 할 수 있다. 이 성분은 С2Н6를 С2Н4와 СО2로 변화시킨다. 반응매질의 영향을 받아 철과 칼슘의 옥시불화물(oxy fluoride complexes of iron and calcium)의 분해가 일어나는데(60분), 이로 인해 SС2Н4가 감소되고, SСО2가 증대되었다. 그리고 SС2Н6는 모든 영역에서 조금씩 변하였는데, 이는 독립적인 형성 센터들이 있음을 증명하는데, 이는 본래 페로스피어들에서 흔히 볼 수 있는 특성이다. 페로스피어들을 기반으로 하는 옥시불화물 시스템은 에틸렌(메탄의 산화이합체화 반응의 산 물) 형성의 활성과 선택성이 아주 뛰어나다. Alexander G. Anshits, 화학박사 소분자의 촉매전환 실험실 대표 전화 : (391) anshits@icct.ru. 무거운 석유와 석유 잔류물을 증류액 유분들로 가공 무거운 석유와 연료유(mazut) 가공을 위해 구리산화물로 만든 촉매로 처리한 다음 400~45 0 에서 열분해 시킨다. 구리산화물은 0,2+0,1 mm 크기의 조각들을 이용하거나, 또는 알루미 늄산화물(γ alumina)에 증착시켜 이용한다. 이러한 방법을 이용하면 무거운 석유에서 증류되는 유분들(distillate fractions)의 총수율이 1,5~2배 증가하고, 마주트의 경우 51%까지 가능해진다. 저온 유도 크래킹 공정에서 보통 촉매를 이용한다(질량의 2,0~20,0%). 이 촉매는 열병합발전 소들(thermoelectric Power plant)에서 나오는 자성을 띤 미세구형 먼지들(magnetic fraction of fly ash microspheres)로 직경이 0,01~0,60 mm인 산화철(iron oxide(iii))을 95,0 % 함유하고 있으며, 에서 하소(calcine)시킨 것이다. 공정은 온도에서 진행한다. 307

326 러시아 화학기술 현황 이 기술을 이용하면 무거운 석유의 증류액 유분들의 수열이 83,0%까지 가능하게 되고(최대 350 ), 가솔린 유분(gasoline fractions)은 수율이 최대 65,0%까지 가능해진다(최대 200 ). 그 리고 석유잔류물에서 생산되는 증류액 유분들의 총수율은 58,0%까지(최대 350 ), 가솔린 유 분들은 총수율이 18,0%까지(최대200 ) 가능해진다. 이 기술은 러시아과학아카데미 시베리아분원 석유화학연구소와 공동으로 수행하였다. 논 문 Golovko A.K., Anshits A.G., Kopytov M.A., Dmitriev D.E., Sozonova N.P., Kirik N.P. 마주트와 무거운 석유를 증류액 유분들로 가공하는 방법. 러시아연방특허 ( ). Golovko A.K., Anshits A.G., Sharonova O.M., Dmitriev D.E., Kopytov M.A. Патент Р Ф 석유잔류물들을 증류액 유분들로 가공하는 방법. 2009년 12월 10일 발표. Golovko A.K., Anshits A.G., Sharonova O.M., Dmitriev D.E., Kopytov M.A. 러시아연방 특허 무거운 석유에서 증류액 유분들의 수율을 증가시키는 방법. 2009년 12월 10일 발표. Sozonova T.G., Kirik N.P., Anshits A.G. 무거운 석유와 석유잔류물들의 열분해를 유도하 는 강자성 발전소먼지들로 만든 첨가제. 제13회 국제과학기술대회 «과학집중 화학기술 2010», 2010년 6월 29일~7월 2일, 이바노보 시. Alexander G. Anshits, 화학박사 소분자의 촉매전환 실험실 대표 전화 : (391) anshits@icct.ru. 308 한러과학기술협력센터

327 석유 및 유기촉매 화학 러시아과학아카데미 시베리아분원 A.E. 파보르스키 이르쿠츠크화학연구소 주소 : , Irkutsk city, str. Faborsky, 1 전화 : (3952) , 팩스 : (3952) irk_inst_chem@irioch.irk.ru 팔라듐 구리를 함유한 촉매활성 탄소소재 팔라듐과 구리를 함유한 촉매활성을 띠는 나노 및 서브미크론 크기의 구형 먼지들을 PdCl2 CuCl 수용액에서 아세틸렌의 중합화 반응(polymerization of acetylene)을 통해 제조할 수 있는 가능성이 실험을 통해 확인되었다. 이 복합재료들은 합성에서 중요한 교차결합(cross coupling : Sonogashira, Suzuki, Heck 반응 들)과 아세틸렌의 산화이합화(oxidative dimerization) 반응들을 촉진시킨다. 중합체화 조건을 변화시키면, 탄소모체(carbon matrix)의 모양을 조절하고 또 다양한 원자가 상태의 팔라듐과 구리를 탄소모체에 충전하는 것을 조절할 수 있으며, 복합재료의 촉매활성을 컨트롤할 수 있다. 실험 결과 탄소모체에 증작시키는 촉매 합성의 새로운 개념이 등장하였는데, 이는 촉매 활성 을 띠는 금속들을 이용해 저분자량 전구물질들(아세틸렌과 그 파생물질들의 전구물질)로 탄소 소재를 형성시키는 것을 말한다. 논 문 Trofimov B.A., Malkina A.G., Sapozhnikov A.N., Vasiliev I.E., Schmidt A.F., Kurokhtina A.A., Vakulskaya T.I., Khutsishvili S.S. PdCl[[d]]2[[/d]] CuCl 수용액에서 아 세틸렌의 중합체화 : 팔라듐과 구리를 함유한 촉매활성을 띠는 새로운 탄소소재 // Reports of the Academy of Sciences. M., 2010, v. 431, 3, p

328 러시아 화학기술 현황 리그닌의 열촉매 가수분해, 알코올분해, 수소첨가분해 열촉매가수분해, 알코올분해, 수소첨가분해(Thermocatalytic hydrolysis, alcoholysis and hydrogenolysis) 환경들에서 리그닌이 액체(리그닌 오일)와 가스상(리그닌 가스) 산물로 변한다 는 사실이 확인되었다. 그리고 전환율은 70~96%이었다. 촉매들 중 가장 뛰어난 촉매활성을 나타내는 것은 귀금속들의 염(백금과 팔라듐)이었다. 서브임계 및 초임계 조건에서 그리고 수용액 및 유기용액(aqueous organic media)에서 백금 과 팔라듐 촉매의 도움을 받아 '가수분해 리그닌'이 수소첨가분해(hydrogenolysis of hydrolytic lignin)되는 사실에 기초해, 리그닌이 액체와 가스산물로 양적 전환(quantitative conversion)하 는 조건들이 개발되었다. 조성이 С10 14Н13 20О(Н와С의 비율은 )인 액체산물 «ligno oil» 은 차세대 모터연료 제조를 위한 기초재료가 될 수 있다. 논 문 Budaeva V.V., Mitrofanov R.Y., Zolotukhin V.N. 외. 재생 가능한 식물성 원료의 친환경 적 및 완전 가공 방법.// Journal Gazette Polzunov, 2010, 4 1, p Trofimov B.A., Gusarova N.K., Oparina, L.A., Vysotsky O.V. 리그닌을 액체상 및 가스 상 탄화수소 및 그 파생물들로 가공하는 방법. 러시아연방특허 ( ). Boris A. Trofimov, 화학박사 불포화이중원자화합물실험실 대표 전화 : (3952) boris_trofimov@irioch.irk.ru. 310 한러과학기술협력센터

329 석유 및 유기촉매 화학 과학연구소 "YARSINTEZ" 주소 : , Yaroslavl city, prosp. Oktyabrya 88 전화 : (4852) 팩스 : (4852) monomer@yarsintez.ru 이소아밀렌의 탈수소화 반응을 통해 이소프렌을 제조하는 데 이용되는 촉매 이소아밀렌(isoamylene)의 탈수소화 반응을 위한 산화철 촉매 KDI 2가 개발되었는데, 이 촉 매는 수증기에 의한 재생 없이 고도의 촉매활성을 가지고 작업할 수 있다는 특징을 갖는다. 그 리고 이 촉매 생산을 위한 산업기술도 개발되었다. 또 촉매의 재생 없이 대기압보다 낮은 압력 에서 이소아밀렌을 탈수소화 시켜 이소프렌으로 만드는 'KDI 2 촉매 공정'도 개발되었다. 이소아밀렌을 이소프렌으로 변환시키는 공정의 산업화는 온도가 500 이상일 때 가능해진 다. 압력이 0,1 kg/cm 2 만큼 낮아지면 이소프렌 생산의 수율이 0,6~0,8 % 만큼 증가하고, 선택성 은 0,6~1,0 % 증가한다 그리고 대기압보다 낮은 압력 조건에서 이소아밀렌의 탈수소화 반응의 높은 효율성이 확인되 었다. 이와 관련, 산업용 이소프렌 생산장치들이 «낮은 압력을 가진 이소아밀렌 탈수소화 반응기» 를 이용할 수 있도록 하는 가능성들이 연구되었다. George R. Kotelnikov, 공학박사 «이종촉매 및 이를 이용한 합성» 연구개발분야 책임자 전화 : (4852) yarsintez@mail.ru. 311

330 러시아 화학기술 현황 올레핀족 탄화수소의 탈수소화반응을 위한 촉매 산화철을 기반으로 하고 칼륨과 크롬 산화물, 몰리브덴 산화물, 세륨 산화물, 포틀랜드 시멘 트(Portland cement)를 함유한 새로운 촉매가 개발되었는데, 이는 올레핀족 탄화수소들의 탈수 소화 반응에 이용하기 위한 것이다. 성분비율, 질량의 %: 칼륨화합물(산화물로 환산할 때) 10,0 25,0 크롬 산화물 0,5 7,0 몰리브덴 산화물 0,7 7,0 세륨 산화물 1,0 15,0 포틀랜드 시멘트 0,5 13,0 산화철 나머지 이 촉매는 칼륨화합물로 다중페라이트들(polyferrites)인 К2O 5Fе2О3와 К2O 11Fe2O3를 함유 할 수 있다. 촉매는 3~5장으로 이루어진 꽃잎 모양의 그래뉼들로 만들어진다. 프로토타입과 다른 점: 세륨 산화물, 몰리브덴 산화물, 포틀랜드 시멘트 함유. 새로운 성분 비율. 칼륨화합물로 칼륨 폴리페라이트를 함유 3~5장으로 이루어진 꽃잎 모양의 그래뉼 촉매 형성 프로토타입과 구별되는 새로운 특성들 덕분에 촉매의 활성과 선택성이 증대되었다. 그리고 촉매의 형태는 사용성능을 높여주는데, 이는 산업용 반응기 촉매 층의 유압 저항(hydraulic resistance)이 감소되기 때문이다. 논 문 Kotelnikov G.R., Katchalov D.V., Sydnev V.B., Bespalov, V.P., Glushakov M.I. 올레핀 족 탄화수소 탈수소화 반응을 위한 촉매. 러시아연방특허 ( ). 312 한러과학기술협력센터

331 석유 및 유기촉매 화학 George R. Kotelnikov, 공학박사 «이종촉매 및 이를 이용한 합성» 연구개발분야 책임자 전화 : (4852) yarsintez@mail.ru. 러시아과학아카데미 시베리아분원 G.K. 보레스코프 촉매연구소 상트페테르부르그지원 주소 : , St. Petersburg city, prosp. Dobrolyubov, 14 전화 : (812) 팩스 : (812) ivanchev@sm2270.spb.edu 이중핵 페녹시 이민 티타늄할로겐화물 착물을 기반으로 한 촉매시스템 이중핵 페녹시이민 티타늄할로겐화물 착물을 기반으로 하여 새로운 타입의 착물(dinuclear phenoxy imino titanium halide complexes)과 올레핀 중합체화를 위한 촉매시스템들을 개발하였다. 이 촉매시스템의 특징은 고도의 촉매활성과 뛰어난 열안정성이 조화를 이룬 데 있다. 촉매 구조는 페녹시계 대용물들(substituents)과 다르고, 질소의 이민 원자를 결합시키는 다리원자단 (bridging group)의 성격이 다르다. cumyl cumyl 313

332 러시아 화학기술 현황 대규모 다리원자단으로 인해 생긴 착물의 이중핵(dinuclear character of complexes)은 착물의 증기상 삼투압법(Vapor Phase Osmometry)으로 증명되고, 착물의 확산계수는 NMR DOSY 방 법으로 증명된다. 양자계산(Quantum calculations)을 통해 «이중핵 페녹시이민 착물 촉매시스 템»이 구조가 비슷한 단핵착물들과 비교해 더 높은 촉매활성을 가진다는 사실이 재확인되었다. 구조적 접근 덕분에 촉매의 열안정성을 증대시킬 수 있었고, 이 덕분에 촉매활성을 유지하면 서 이전보다 더 높은 온도범위에서 작업을 수행할 수 있게 되었다. 이는 생산분야에서 아주 중 요한 요인이 된다. 논 문 Ivanchev S.S., Tolstikov G.A., Oleinik I.I. 외. 이중핵 페녹시이민 착물을 기반으로 하는 촉매와 그 제조 방법, 이 촉매를 이용한 에틸렌 중합체화 공정. 러시아연방특허 ( ). Ivanchev S.S., Tolstikov G.A., Oleinik I.I. 외. 이중핵 페녹시이민 착물을 기반으로 하는 촉매와 그 제조 방법, 이 촉매를 이용한 에틸렌 중합체화 공정. 러시아연방특허 ( ). Sergei S. Ivanchev, 공학박사 소장 전화 : (812) ivanchev@sm2270.spb.edu. 314 한러과학기술협력센터

333 석유 및 유기촉매 화학 새로운 초경도 탄소소재 기술연구소 주소 : , Moscow Region., Troitsk city, st. Centralnaya, 7a 전화 : (499) 팩스 : (499) info@tisnum.ru 고성능 산업용 피셔트롭스크 촉매 다음과 같은 일련의 연구를 수행하였다. 촉매 층의 열 및 질량전달 시뮬레이션. 촉매 및 반응기에게 요구되는 조건들을 포함한 고생산성의 조건 결정, 최적의 압력과 온도. 그래뉼 촉매를 개발하고 실험실 테스트를 수행 천연가스로 액체탄화가스를 제조하는 시험장치(pilot plant) 제작 촉매는 코발트를 함유한 활성성분과 담체(carrier)로 되어 있다. 활성성분은 표면에 고정된 코 발트산화구조(immobilized on the surface of the cobalt oxide structure)로 되어 있는데, 이 구 조는 TPR 환원(수소승온환원, temperature programmed reduction) 곡선의 영역에서 수소소비가 최대가 되는 특징을 갖는다. 이러한 구조들의 수는 촉매 1그램당 수소소비가 0,3 mmol 이상이 되는 데 필요한 만큼이어야 한다 촉매 성능을 테스트한 결과 생산성이 360 g 이상으로 나타났다. 그리고 이 결과는 시험을 통 해 확인되었다. 천연가스로 액체 탄화수소를 합성시킬 수 있는 시험장치가 제작되었는데, 용량은 20 l/day 이다. 논 문 Solomonik I.G., Mordkovich V.Z., Ermolaev V.S., Ermolaev I.C., Sineva L.V., Mitberg E.B. 피셔트롭스크 촉매(Fischer Tropsch catalyst) 합성 및 이 촉매를 이용한 탄화수소 제 조 방법. 러시아연방특허 ( ). Mordkovich V.Z., Ermolaev V.S., Sineva L.V., Mitberg E.B., Solomonik I.G. 고생산성 315

334 러시아 화학기술 현황 산업용 피셔트롭스크 촉매 개발// 러시아학술대회 «ROSKATALIZ», 모스크바, 2011년 10 월 3~7일, UD III 12, p.138. Vladimir Z. Mordkovich, 화학박사 새로운 화학기술 및 나노소재팀 팀장 전화 : (495) mordkovich@tisnum.ru. 사마라국립기술대학교 화학기술학부 주소 : , Samara city, ul. Pervomayskaya, 18, 1-st building 전화 : (846) htf@samgtu.ru 석유 유분들의 고도정제를 위한 촉매 알콕시화물(Alkoxide) γ Al2O3의 메조포어들에 고정된 II type 활성단계의 나노구조 «CoMoS»를 유도 합성시킴으로써 차세대 촉매를 개발하였다. 촉매들의 활성단계 전구물질들, 즉 다양한 유형의 폴리옥소메탈레이트(앤더슨과 케긴 구조의 헤테로폴리화합물들)와 전이금속들의 유기킬레이트제(organic chelating)는 촉매의 합성과 황화 (sulfide) 과정에서 II type «CoMoS» 형성의 선택성을 보장한다. 수소처리공정을 위한 촉매 전구물질들의 조성과 구조가 결정되었다. 그리고 제조과정의 열 단계 (thermal stages of preparation)와 황 첨가 공정에서 활성단계를 형성하는 메커니즘이 확인되었다. 직류 또는 재활용 디젤 유분들을 고도로 정제하기 위한 고활성 촉매 합성기술이 개발되었다. 이 촉매로 처리하면 유황 함유율이 최대 10 ppm이 된다. 316 한러과학기술협력센터

335 석유 및 유기촉매 화학 논 문 Pimerzin A.A., Tomina N.N., Nikulshin P.A., Eremina Y.V., Klimochkin Y.N. 석유유분 들을 고도로 정제할 수 있는 촉매 제조방법. 러시아연방특허 ( ). Tomina N.N., Pimerzin A.A., Tsvetkov V.S., Konovalov V.V.,Klimochkin Y.N. 석유유분들 을 고도로 정제할 수 있는 촉매들과 그 제조 방법. 러시아연방특허 ( ). Pimerzin A.A., Nikulshin P.A., Mozhayev A.V., Tomina N.N. 석유유분들을 고도로 정제할 수 있는 촉매들 : 나노구조 활성단계의 조성, 합성, 개발. // 러시아학술대회 «ROSKATALIZ», 모스크바, 2011년 10월 3~7일, UD IV 11, p Andrey A. Pimerzin, 화학박사 석유가스가공을 위한 화학기술학과 대표 전화 : (846) pimerzin@sstu.smr.com, chtogr@samgtu.ru. A.M. 부틀레로프 화학연구소 주소 : , Kazan city, ul. Lobachevskogo, 1/29 전화 : (843) 팩스 : (843) dekanat7@mail.ru 이소펜탄 및 이소펜탄 이소아밀렌 유분들의 탈수소화 수증기매질 및 대기압력 조건에서 백금과 주석을 기반으로 하는, 그리고 알루미나 아연 첨정 석(zinc alumina spinel)에 증착시킨 촉매층에서 탈수소 반응이 «탈수소 재생(dehydrogenationregeneration) 사이클»로 진행된다. 317

336 러시아 화학기술 현황 다음과 같은 비율의 성분들을 함유하고 있는 촉매 결정의 평균 크기는 22~35nm이다. 백금 0,05 2,0 % 주석 0,1 6,0 % 알루미나 아연 첨정석 나머지 탈수소 반응은 온도에서 진행한다. 수소와 수증기가 존재할 때 원료의 체적유량은 h 1 이고, 원료:수소:수증기의 비율은 1:0,5~2,0:5~20 mol이다. 논 문 Busygin V.M., Gilmanov H.H., Amirkhanov A.T., Pogrebtsov V.P., Romanova R.G., Lamberov A.A. 이소펜탄 및 이소펜탄 이소아밀렌 유분들의 탈수소 방법. 러시아연방특허 ( ). A. Alexander Lamberov, 공학박사 흡착 및 촉매 공정 실험실 대표 전화 : (843) Alexander.Lamberov@ksu.ru. 318 한러과학기술협력센터

337 석유 및 유기촉매 화학 M.V.로모노소프 모스크바국립대학교 화학부 주소 : , Moscow, GSP-1, Leninskie Gory, 1, p. 3, Faculty of Chemistry 전화 : (495) 팩스 : (495) lunin@direction.chem.msu.ru 촉매, 그리고 벤젠과 아세톤으로 쿠멘 합성 유동촉매층 수소화 및 알킬화 반응장치(flow reactor with layers of hydrogenation and alkylation using a catalyst)에서 아세톤을 이용해 '벤젠의 액체상 수소화 및 알킬화 반응'을 일 으켜 쿠멘(cumene)을 단단계로 제조할 수 있는 방법이 개발되었다(벤젠의 알킬화 반응 결과 생 기는 수톤의 부산물은 프로필렌). 촉매들의 물리화학적 속성이 연구되었는데, 저온질소흡착, 화학적 분석, 수소승온환원(TPR, temperature programmed reduction)분석, 엑스레이 형광분석(X ray fluorescence analysis(xrf)), 기타 분석 방법들이 두루 이용되었다. 촉매연구는 유동반응기에서 수행되었고, 온도조건은 , 기압은 1 30 atm, 원료의 체적유량은 1 4 h 1, 벤젠:아세톤 비율은 4:1 9:1이었다. 이렇게 하여 구리산화물과 탈알루미늄 모데나이트(dealumination of mordenite)를 기반으로 하는 효율 적인 촉매를 개발하였다. 이 촉매는 아세톤 전환율을 96% 보장하고, 이소프로필화 반응 (isopropylation) 산물에 대한 선택성도 96%, 쿠멘생산 수율 81%를 보장한다. Irina I. Ivanova, 화학박사 운동역학 및 촉매 실험실 대표 전화 : (495) IIIvanova@phys.chem.msu.ru. 319

338 러시아 화학기술 현황 유기물질들의 액체상 산화를 위한 '철 함유 촉매' 철을 함유한 안정된 촉매재료 제조를 위한 새로운 접근방법이 개발되었다. 이 촉매는 유기물 질들을 액체상 산화시키는 데 이용할 수 있다. 이 방법은 삼염화물(FeCl3), 프탈로시아닌(Phthalocyanine, FePc) 같은 철(III)의 활성성분 화 합물들, 그리고 담체인 메조포어 분자체 МСМ 41 및 SBA 15를 이용한다. 이때 (а) 고정된 이 온액체의 반대이온들(counterions of immobilized ionic liquid)의 역할을 하는 사염화 착물 (tetrachloride complexes)의 형태로 FeCl3을 이온결합하고, (б) NH2족에 의해 FeCl3과 FePc를 배위결합하며, (в) FePc를 스페이서(spacer) 역할을 하는 트리메톡시프로필 치환제(trimethoxypropyl substituent)와 공유결합하다. 이렇게 제조된 철 함유 촉매시스템은 과산화수소(hydrogen Peroxide)에 의한 페놀의 액체상 산화과정에서 고도의 촉매활성을 나타낸다. 이 방법들을 이용하면 수용액 이종촉매공정 과정에서 활성성분들의 손실이 거의 없기 때문 에, 촉매를 계속해서 재활용할 수 있다. 분자체 담체를 기반으로 만든 철 함유 촉매를 이용하면, 저온(최고 100 )에서 이산화탄소와 물을 얻기까지 완전한 산화공정을 실현할 수 있다. 이 촉매는 공업용 폐수와 가정용 하수에서 독성의 유기성분들을 효율적으로 제거하는 데 이용될 수 있다. Boris V. Romanovsky, 화학박사 운동역학 및 촉매 실험실 전화 : (495) bvromanovsky@mail.ru 320 한러과학기술협력센터

339 석유 및 유기촉매 화학 톰스크국립대학교 화학부 주소 : , Tomsk city, prosp. Lenina, 36 전화 : (3822) dekanat@xf.tsu.ru 메탄개질을 위해 이산화탄소를 이용하는 고활성 촉매 연쇄고온합성법(SHS method)을 이용하여 Ni3Al의 성분인 Ni Al 합금을 기반으로 하는 촉매 를 제조하였다. 이는 이산화탄소를 이용해 메탄을 전환시키기 위한 것이다. 소량의 백금을 첨가한 변형은 이온주입(ion implantation) 공정으로 실현하였다. 촉매들은 대기압력과 온도범위 조건에서 시험을 완료하였다. 이를 통해 샘플들의 미세구조가 촉매활성과 안정성에 큰 영향을 미침을 확인하였다. 최대 활성은 나노구조를 가진 촉매들에서 나타났는데, 이들은 크기가 0.3~0.5nm에서 3 5 nm 까지인 Pt 클러스터들이며, 이 클러스터들은 금속간화합물(intermetallics)인 Ni3Al 및 Al2O3 구 조에서 안정화 되었다. 백금으로 변형된 촉매들은 안정적으로 작동하고 오염제거가 필요 없다. 메탄과 이산화탄소의 전환율은 95 99%에 이른다. 이 촉매는 러시아과학아카데미 시베리아분원 촉매연구소, 또 시베리아분원 톰스크과학센터 구조적 거시속도부와 함께 공동 수행하였다. 논 문 L.A. Arkatova. 천연가스 개질을 위한 고활성 촉매인 금속간화합물// Химия в интересах устойчивого развития. 2011, 1, с L.A. Arkatova, O.V. Pakhnutov, A.N. Shmakov, Y.S. Naiborodenko, N.G. Kasatsky. Ptimplanted intermetallides as the catalysts for CH4 CO2 reforming. // Catalysis Today, Aug 2011, 171(1), pp

340 러시아 화학기술 현황 Y.S. Naiborodenko, N.G. Kasatsky, V.D. Kitler, L.A. Arkatova 외. 촉매, 그리고 이산화탄 소 전환으로 메탄을 개질하여 합성가스를 제조하는 방법(The catalyst and process for preparing synthesis gas by carbon dioxide conversion of methane). 러시아연방특허 ( ). Larisa A. Arkatova, 화학박사 물리적 및 콜로이드 화학과 전화 : (3822) larisa-arkatova@yandex.ru 322 한러과학기술협력센터

341 석유 및 유기촉매 화학 선택한 분야들의 화학기술 도입 현대 정유공장들과 석유화학산업에서 러시아의 기술들과 촉매가 하는 역할에 대해 많은 전문 가들이 관심을 가지고 논하고 있다. 바로 이 때문에, F&F 전문가들도 러시아의 현대화학기술들 을 소개하면서 무엇보다 정유 및 촉매와 관련된 기술과 산업들에 집중하였다. 물론 정유기술과 함께 다른 화학분야의 기술들도 함께 소개하였다. 이는 현대 러시아 화학산업기술들에 대한 전 반적이고 또 객관적인 현실을 보여주는 완성된 그림이 될 것이라 확신한다. 한편 여기서 미리 언급하고 넘어가야 할 것은 '이 분야의 기술발전이 기대했던 것보다 실제로 더디다'는 사실이다. 현재 러시아에서 주로 이용되고 있는 기술들을 보면 효율성이 낮은 것들이다. 그러나 협력 전망 을 이해한다는 측면에서 러시아 화학자들과 화학공학자들이 현재 어떤 기술들을 연구하고 개발 하고 있는지를 아는 것은 중요하다고 생각한다. 여기서 (주) «VNIPIneft» 사의 연구원 V. 카푸스틴 박사의 말에 주목할 필요가 있는데, 카푸 스틴 박사는 전통적인 러시아 화학 및 화학기술 시장에 새로운 경쟁자들이 등장함으로써 러시 아 회사들이 현재 적지 않은 어려움을 겪고 있다고 말한다. 이 분야가 내포하고 있는 주된 문제점들은 충분하지 못한 석유가공기술(72%)과 낮은 품질의 석유제품들, 낙후된 생산구조라 할 수 있다. 본 보고서에서는 러시아 석유화학 분야의 최신기술 들을 소개하고 있는 만큼 이 기술들이 상당한 가치가 있기는 하지만, 한편 아직 연구개발 단계 이거나 시험산업 단계를 거친 것들이 대부분이고, 대량생산기술까지 이른 것은 없다. 현재 러시아에는 수톤급의 석유가공공정에 이용할 수 있는 나노촉매시스템들을 비롯한 경쟁 력 있는 기술들이 많이 개발되었다. 다만, 이를 공장에서 실제 이용하지 못하고 있다. 자금 문제 때문일 것이다. 이로 인해 현재 러시아 석유가공 및 석유화학 산업들에서는 해외 촉매시스템들을 이용하고 있다. 이로 인해 러시아 화학기술의 발전이 더더욱 어려워지고 있다. 러시아정유공장들의 현대화를 가속시키려면, 무엇보다 국내석유화학시장에서 러시아회사들 의 역할을 증대시킬 필요가 있다. 그러나 이는 과학계가 홀로 할 수 있는 일이니 아니다. 국가 와 비즈니스, 산업, 과학계가 긴밀한 상호협력을 통해 추진해야 가능한 일이다. 전문가들은 이 323

342 러시아 화학기술 현황 러한 협력의 메커니즘으로 기술 플랫폼 «탄화수소자원의 심화가공»을 들고 있다. 이 기술 플랫폼은 탄화수소원료가공 및 석유화학 연구개발자들과 석유회사들이 공동으로 주 창한 개발프로젝트이다. 예를 들어 A.V. 톱치예프 석유화학합성연구소, G.K. 보레스코프 촉매 연구소, 화학적물리문제연구소, (주) «VNIPIneft», I.M. 구브킨 러시아국립석유가스대학교, (주) «Tatneftekhiminvest holding», 러시아석유회사 «로스네프티», (주) «가스프롬네프티», (주) «시 부르 홀딩» 같은 기관들과 타타르스탄 공화국 대통령인 R.N. 미니하노프, 러시아과학아카데미 부원장 S.M. 알도쉰 박사 등이 있다. 기술 플랫폼 프로젝트는 러시아연방 에너지경제발전부가 지원하고 있으며, 총 68개 기관들이 참여하고 있다. 기술 플랫폼의 목적 : 기술 플랫폼은 과학과 산업, 기술, 혁신과 관련한 일련의 중요한 과제들 을 수행하기 위한 것이다. 이를 통해 최종적으로 러시아의 석유와 가스정제, 석유화학산업 생산 수율을 증대시키고, 중장기적으로 세계수준까지 끌어올릴 계획이다. 기술 플랫폼의 주요 과제 :1. 중요한 프로젝트들을 수행하고, 그 성과를 산업분야에서 이용하 는 제반 과정을 연계하고 관리하며, 2. 러시아와 세계 기술현황을 파악하여 우선발전기술들과 과제를 결정하는 일이다. 기술 플랫폼의 기능화 : 국가와 민간기업의 협력 메커니즘을 이용하고, 이를 관리, 운용하는 대 형회사를 설립한다. 이 기술 플랫폼이 실현될 경우 이 분야와 관련된 다른 분야들의 발전도 실현되는데, 예를 들 어 기계장비분야, 자동프로세스제어시스템(Automated Process Control System) 분야, 테스트 및 측정 장비(Test and Measurement Equipment), 촉매제조 분야 산업들이 발전하게 된다. 기술 플랫폼의 개발은 러시아의 촉매생산 발전에 대한 해당기관들의 대화의 지속이라 할 수 있는데, 이 대화는 «석유가공에 촉매공정이용»을 위한 로드맵 개발에서부터 시작되었다. 기술 플랫폼 개발 결정에 앞서 단기, 중기, 장기적으로 수행할 주된 기술사업들에 대한 조사와 평가가 있었다. 이를 통해 관련 기관들의 공동의 노력이 필요한 주된 발전방향이 결정되었고, 석유 및 가스 가공, 석유화학 분야 발전의 기초가 되는 촉매들의 개발과 도입에 필요한 방법이 정해졌다. 전문가들은 석유가공과 석유화학의 주된 문제점들을 다음과 같이 지적한다. 기술과 제품들에 대한 친환경적 조건 강화, 석유가공정도의 심화(중기적으로는 85%까지, 장기적으로는 93%까 지), 원료 이용의 효율성을 증대시키기 위해 원료의 가공횟수를 증대시키는 것 등이다. 324 한러과학기술협력센터

343 석유 및 유기촉매 화학 러시아의 석유화학산업은 첨단기술을 이용한 제품들이 많지 않고, 고품질 제품들에 대한 수 요를 감당하고 총족시킬 수 있는 생산 및 하부시스템들이 없으며, 러시아 국내외에서 가장 필요 로 하는 많은 종류의 제품들이 생산되지 않고 있다. 기술 플랫폼을 통해 실현할 수 있는 주요 기술 방향 무거운 석유, 석유 유분들, 잔류물의 가공 효율성이 높고 친환경적인 모터연료와 석유화학산업 원료를 생산 수소와 합성가스 제조 천연가스와 수반가스 가공 석유화학분야를 위한 모노머 생산 특수환경 조건에서 이용할 수 있는 고분자 복합재료 개발과 생산 질소산업을 위한 촉매들과 절전공정 석유화학 기본 및 미세 유기합성(Petrochemical basic and fine organic synthesis) 전문가들은 석유화학에 우선권을 부여하면서, 주로 복합재료개발과 석유 및 유기 합성을 중 요시 한다. 한편 러시아는 이러한 과제를 해결하는데 다음과 같은 부정적 요인들을 존재한다고 판단하고 있다. 세계적 요인 :1. 무겁고 점성이 큰 유황 및 파라핀 오일 비율의 증대, 2. 지리적 변화, 3. 세계 시장에 등장하는 새로운 경쟁자들, 4. 첨단기술을 이용하는 생산 및 무역 센터들의 등장, 5. 중 국 화학산업의 급격한 성장, 6. 사우디아라비아와 멕시코, 한국, 인도 회사들의 왕성한 활동, 7. 중동국가들이 저렴한 탄화수소 원료들로 만든 화학 및 석유화학 제품들의 수출을 증대시키는 것 등이다. 러시아 국내적 요인 :1. 주요장비들의 낙후(정유공장들의 60%가 60년 이상 됨), 2. 에너지효율 이 낮음(노 furnace units의 반 정도가 이용효율이 50~60%밖에 되지 않음. 세계 평균은 89%), 3. 낙후된 생산구조 a) 2차 공정(secondary processes) 비율이 최소, b) 생산되는 제품들의 품 질개선이 충분하지 못함, c) 석유와 가스 정제 공장들의 전국적 분포가 고르지 못함, 4. 개발한 기술들을 산업현장에 도입하지 못하는 문제, 연구개발에 투자하지 않는 기업계, 국가자금으로 수행하는 석유회사들의 연구개발 사업들이 겹치는 현상, 첨단공학(engineering)의 부재 등이다. 325

344 러시아 화학기술 현황 위에서 언급한 문제들을 해결하지 않으면, 몇 년 후 러시아의 경제가 심각한 위기에 처할 것 이고, 또 전략적 안전 문제도 발생하게 될 것이다. 한편 기술 플랫폼을 통해 다음과 같은 일련의 가능성들을 실현할 수 있다. 기업계가 과학기관들과 협력하도록 유도하고, 과학연구개발에 대한 수요를 증대시킨다. 기업계의 이익과 직접 연관된 역량을 확대한다. 인력양성의 질을 개선한다. 소규모 회사들, 과학교육기관들을 이용한다. 과학기관 및 교육과학기관들을 포함한 역량강화센터(Competence Center)들과 새로운 협력 센터들(new cooperatives)을 설립하고, 응용과학발전의 «공백»을 메운다. 다수가 참가하는 고난이도 프로젝트들을 실현한다. 전문가들은 기술 플랫폼이 상당한 경제적 효과 를 가져올 것이라 전망한다. 예를 들어, 석유 정제율을 93%까지 달성하고, 국제표준에 합당한 고질의 연료와 석유화학제품들을 생산하고, 무거운 고점도 석유들과 천연가스 정제를 통해 자원을 확대하고 증대시키게 된다. 결과적으로는 촉매산업을 크게 발전시켜 세계 수준에 이르게 하고, 러시아가 이 분야 리더가 되도록 할 수 있을 것이다(도표 참고). 그리고 간접적으로는 러시아 기계장비산업의 발전도 촉진하게 될 것이다. 해외의 기술 플랫폼 활동경험. 기술 플랫폼은 유럽연합에도 있는데, «바이오연료(biofuels)», «공해 없는 에너지생산(Zero emissions energy production)», «친환경적 발전을 위한 화학 (Chemistry for Sustainable Development)» 등이다. 러시아 플랫폼에 가장 가까운 것은 세 번째 것이다. 여기에는 1. 석유화학기술, 2. 에너지생산기술(power generation), 3. 신소재 제조와 석 유가공, 석유화학, 기본유기합성제품(production of basic organic synthesis), 공정의 최적화 등 을 위한 촉매 개발 등이 포함된다. 기술 플랫폼의 최고기관은 기업계, EU 기구들, 과학연구기관 대표들로 이루어진 자문위원회 (Advisory Board)이다. 자문위원회 과제는 전략적 전망 및 종합목표 설정, 운영그룹들의 업무를 총괄하고 연계하는 것이다. 그리고 이 운영그룹들은 담당하고 있는 하부플랫폼의 활동을 총괄 하고, 연구 프로그램을 만들고, 연구활동과 프로그램들을 계획하고 관리한다. 326 한러과학기술협력센터

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346 러시아 화학기술 현황 그리고 이들과 상호협력하는 동일한 목적의 단체들이 있는데, 여기에는 EU 국가들 대표들과 플랫폼에 참가하는 회사들이 포함된다. 예를 들어 ACTS Vertegaal, BASF, Bayer AG, Chemical Industries Association, Chemical Industry Federation, Degussa AG, DOW, DSM, DuPont, Eastman Chemical, European Chemistry Thematic Network, European Federation of Chemical Engineering, Industrial Biotech, ExxonMobil, Federación Empresarial de la Industria Quimica Española, Lanxess, Chemie, Energie, Lyondell, Merck, OLEON, Procter&Gamble, Rhodia, Solvay, Total, Union des Industries Chimiques, VCI Verband Der Chemischen Industrie등이 있다. 기술 플랫폼을 통한 러시아기술들의 발전 기술 플랫폼은 러시아에서 개발한 촉매와 촉매공정들을 지원하게 된다. 러시아에 현재 세계적 수준의 기술들이 있는데, 예를 들어 서스펜션 촉매(Suspension catalyst)에서 잔류물들을 수소변환(hydroconversion) 시키고, 촉매크래킹, 수소정제, 코킹 (coking)하는 공정 등이 있다. 그러나 이 기술들을 산업에 도입하는 데는 기술적 리스크와 투자 리스크가 존재하고, 또 거액의 투자가 필요하지만, 러시아에는 현재 이러한 프로젝트들에 관심 을 갖는 회사들이 거의 없다. 기술 플랫폼에서는 무엇보다 러시아의 기술선진성을 보장해줄 기술들부터 지원할 예정이다. 이러한 기술들을 실현하면, «자동차와 항공기 가솔린, 디젤 및 선박 연료, 제트엔진용 연료, 난 방연료 등이 지켜야 할 규정»들을 준수할 수 있게 된다. 그뿐 아니라 러시아 전국이 친환경 연 료를 이용하게 될 것이다. 또 이 경우 2차 가공 원료가 되는 저품질의 석유가공품들을 수출하지 않아도 된다. 기술이전. 전문가들은 기술수입의 비율문제를 해결하는 것이 중요하다고 지적한다. 즉, 러시아 회사들에서 실제로 이용하는 기술과 자체개발 기술의 비율을 조절하는 것이다. 여기에는 다음 과 같은 기술들이 포함된다. 해외에서 수입할 필요가 있는 기술 : 고압 수소크래킹에 필요한 촉매와 공정. 자체 기술 개발이 합리적인 경우 : 특수 촉매를 이용해 무거운 고점도 석유와 잔류물들을 가공 할 때, 무거운 원유를 산화탈황(oxidative desulfurization) 시킬 때, 특수 코크스를 만들기 위한 느린 코킹 공정, 다양한 원료로 합성가스와 수소를 제조할 때, 고체산 알킬화 방법(Solid acid 328 한러과학기술협력센터

347 석유 및 유기촉매 화학 alkylation)을 이용한 고옥탄가 가솔린 성분들의 제조, 촉매크래킹과 이를 위한 촉매를 개발할 때, 천연가스를 올레핀과 가솔린, 합성오일로 가공할 때, 알킬벤젠을 제조하고 이를 이용해 모 노머를 제조할 때, 인공 카우츄크와 카우츄크 자체에 필요한 모노머를 제조할 때, 특수 고분자 제조를 위해 올레핀들을 고분자화할 때, 하이드로폼일화(hydroformylation)와 수소화반응 (hydrogenation)을 이용해 석유화학제품을 제조할 때 필요한 공정들이다. 전문가들은 기술 플랫폼을 통해 특별 설립된 기술이전센터가 중요한 서방의 기술들에 대한 기술이전(technology Transfer)을 수행할 수 있는 주체가 될 수 있다고 생각한다. 법규변경도 중요한 발전요소가 될 수 있는데, 실제로 1) 러시아 개발품들과 기술 인허가, 특 허보유자들의 권리와 관련한 문제들, 2) 업체들의 러시아 국산기술 이용을 위한 동기부여, 3) 러시아 영내에서 실현될 기술들의 이전 및 습득을 위한 메커니즘 등과 관련된 제반문제들이 논 의될 예정이다. 329

348 러시아 화학기술 현황 러시아과학아카데미 시베리아분원 G.K. 보레스코프 촉매연구소 주소 :630090, Novosibirsk city, pr. acad.lavrenteva, 5 전화 : +7(383) 팩스 : +7(383) www@catalysis.ru, bic@catalysis.ru N 부틸렌을 산소로 산화시켜 메틸에틸케톤 제조 N 부틸렌을 산소로 산화시켜 메틸에틸케톤(MEK)을 생성시키는 2단계 액체상 제조기술이 개 발되었다. 이때 촉매 몰리브덴바나듐 인산 헤테로폴리 산(Mo V phosphoric heteropoly acids)을 이용한다. 이 기술을 이용하면 순도가 99,8%인 MEK 을 제조할 수 있 다. 현존 3단계 부틸렌 가공의 대안기술이라 할 수 있다. 신기술 1단계에서 N 부틸렌이 용액(Pd+ heteropoly acids)에서 MEK으 로 산화되고, 2단계에서는 환원된 헤테로폴리산(heteropoly acids, HPA)이 산소분자에 의해 산화된다. H 3+x PV V xmo 12 x O 40 (ГПК х) 공정의 특징 구분 수치 부틸렌 반응온도, 60 산소반응 온도, 160~190 N 부틸렌 변환율, % : 97~98 선택성, % : 98 생산성, g MEK/lcat h: 180 촉매수명, year 한러과학기술협력센터

349 석유 및 유기촉매 화학 3단계 기술보다 새로운 MEK 공정이 우수한 이유 부차산물이 없다. 촉매의 안정성이 아주 높다. 비용이 절감된다. 친환경적 공정이다. 응용분야 이 기술은 메틸에틸케톤, 메틸이소프로필케톤, 2 부타디엔, 3 부타디엔, 이성질체 메틸크로톤 산(isomeric methyl crotonic acid, 플랙시글래스 타입의 유기유리를 위한 모노머) 생산에 이용 할 수 있다. MEK은 고무의 항산화제 합성에 이용되고, 또 각종 도료제조(various paints)에 이용될 수 있 다. 그리고 최고의 윤활유 탈파라핀제로 이용될 수 있고, 파라핀 제거 후 윤활유의 높은 부동성 을 보장한다. MEK 공정은 (주) «합성 엔지니어링»의 시험용 산업장치에서 테스트 중이다. Elena G. Zhizhina, 화학박사 헤테로폴리산을 기반으로 하는 촉매와 촉매공정팀 팀장 전화 : (383) zhizh@catalysis.ru. 벤젠에서 페놀을 제조하기 위한 ALPHOXTM 제올라이트를 함유한 촉매를 가진 단열반응기(adiabatic reactor)에서 이산화질소로 벤젠을 직 접 산화시킴으로써 페놀을 생성시키는 기체상 단단계 제조 방법이 개발되었다. 이산화질소는 공기로 암모니아를 산화시킴으로써 얻거나 또는 아디프산(by products of synthesis of adipic acid) 합성의 부산물들에서 추출할 수 있다. 공정공식 인 고순도 페놀을 제조할 수 있다. 이 기술을 이용하면, 불순물 함유량이 50 ppm 이하 331

350 러시아 화학기술 현황 기술적 특성 구분 온도, 접촉시간, s 1-2 변환 선택성, mol % 벤젠이 페놀로 이산화질소가 페놀로 페놀생산성, kg/kg(cat) h 0,4 페놀 1톤당 원료소비(NH 3 에서 N 2 O) : 벤젠, kg 암모니아, kg 수치 이 기술은 페놀 생산을 위한 산업용 쿠멘 공정(Industrial cumene process)의 진정한 대안이 될 것이다. 쿠멘공정과 비교한 신기술의 우월성 부산물이 없다(예를 들어 아세톤). 비용지출이 30%나 감소된다. 벤젠 소비가 15~20% 감소된다. 수지형성(resin formation) 수준이 3배나 감소된다. 수지에서 귀중한 히드로퀴논(hydroquinone)을 추출할 수 있다. 높은 안전성 및 친환경성을 갖는다. 응용분야: 페놀, 비스페놀A(폴리카보네이트), 카프로락탐(caprolactam), 아닐린 등을 생산할 때 이용한 다. ALPHOXTM 공정은 미국 «Solutia Inc.» 사의 시험공장에서 테스트되었다. 332 한러과학기술협력센터

351 석유 및 유기촉매 화학 Alexander S. Kharitonov, 화학박사 제올라이트 산화촉매 실험실 전화 : (383) , khar@catalysis.ru. 유동상에서 파라핀의 탈수소반응에 이용되는 미세구형 촉매(KDM) 깁사이트(gibbsite)를 원심력열활성화(centrifugal thermal activation) 시켜 얻은 나노구조산물 을 이용해 미세구형의 알루미늄크롬 촉매 기술을 개발하였다. 이때 담체의 포어구조, 활성성분 의 분산성(<3 nm), 촉매의 성분 등을 조절할 수 있다. 또 이 기술을 이용하면, 사용과정에서 촉 매들의 뛰어난 활성, 선택성, 기계적 강도 등을 보장할 수 있고, 또 올레핀족 탄화수소(프로필 렌, 이소부틸렌, n 부텐, 이소아밀렌), 다시 말해 인공고무와 플라스틱의 원료가 되는 물질들, 가 솔린의 고옥탄가 성분들(Methyl Tert Butyl Ether(MTBE), alkylates)을 제조할 수 있고, 또 그 외 다른 값진 산물들도 얻을 수 있다. 촉매의 특성 형태 분말 입자크기, µ 50~150 체적밀도, g/cm 3 1,2~1,4 내마모성, % 94~96 산업용 촉매 IM 2201과 비교한 KDM 촉매들은 이소부틸렌 생산 과정에서 다음과 같은 특성 을 나타낸다. 원료사용을 4% 감소시킨다. 촉매사용은 3~4배 감소시킨다. 공정온도 20 감소시킨다. 코크스 수율을 1,5 2배 감소시킨다. 333

352 러시아 화학기술 현황 파라핀의 유동상(fluidized bed) 탈수소화 공정온도, 이소부탄 이소부틸렌 KDM M / IM 2201 프로판 프로필렌 KDM M 생산수율, mass % 선택성, mass % 생산수율, mass% 선택성, mass % / / / / 응용분야 다음 재료들로 올레핀 및 디올레핀 탄화수소를 생산할 때 이용한다. С3, С4, С5 파라핀들 가스 응축물, 석유수반가스 또는 C2 C6의 포화 탄화수소 혼합물(mixture of saturated hydrocarbons C2 C6)의 성분들인 С2 C5 파라핀 혼합물들. 한편 혼합물들을 사전에 개별성분으로 분리시키지 않는다. 이 촉매생산기술은 알타이주 «야로보예» 시에 위치한 (주) «알타이알루미노포르(Altayaluminofor)» 에 부속된 (주) «RPC '신테즈'»에서 이용 중에 있다. 그리고 KDM 촉매들은 볼쥬키 시에 위치 한 (주) «토볼스크 네프테힘»과 (주) «카우추크», 그리고 옴스크 시에 위치한 (주) «에코오일» 공장들에서 이소부탄의 탈수소화 산업장치들에서 이용되고 있다. Vitaly N. Kashkin, 화학박사 촉매공정기술부 전화 : (383) 팩스 : (383) kashkin@catalysis.ru. 올레핀의 고분자화에 이용할 수 있는 촉매 올레핀의 고분자화에 이용할 수 있는 촉매들을 제조할 수 있는 특수기술이 개발되었는데, 촉 매의 화학성분, 입자의 크기와 다공성 정도를 조절할 수 있다. 그리고 이렇게 만들어진 촉매를 334 한러과학기술협력센터

353 석유 및 유기촉매 화학 이용해 최적의 폴리머 분말을 제조할 수 있는데, 제조 과정에서 폴리머의 모양 및 입자 크기, 분자질량특성들을 조절할 수 있다. 폴리에틸렌 생산에 이용되는 촉매 티타늄마그네슘 촉매 ICT 8 12(티타늄이 총질량의 1,5~3,0% 함유됨)는 분자질량분포(Мw/Mn=4~6) 폭이 좁은 사출성형 제품(injection molding brands) 폴리에틸렌(PE)을 제조하는 데 이용한다. 그리고 바나듐티타늄 촉매 ICT 8 13(바나듐이 총 질량의 2,0~3,5% 함유됨)은 분자질량분포(Мw/Mn=18~25) 폭이 넓은 압출성형제품(extrusion brands) PE를 생산하는 데 이용한다. 촉매의 특징 폴리에틸렌 생산수율이 높다(최대 1000 kg PE/g Ti or V). 평균입자크기는6 15 µ 영역에 있다. 크기에 따른 입자분포의 폭이 좁다. 폴리머의 특징 폴리머 용융 지수 0,1~100 g/10 min 다중분산성(polydispersity)(Мw/Mn=4~25, 조절가능) 평균입자크기는 µ 영역에 있음(조절가능) 크기에 따른 입자분포의 폭이 좁음(SPAN <0,8) 분말의 체적밀도가 큼(400~500 g/l). 이미 고분자화 시험장치에서 촉매제조 테스트를 마쳤다. 촉매 ICT 8 21은 폴리프로필렌 생산에 이용된다. 티타늄마그네슘 촉매 ICT 8 21의 제조기술을 이용하면, 10~50µ 영역에서 평균입자크기를 조 절할 수 있고, 크기에 따른 입자분포의 폭이 좁고, 서스펜션 및 액체모노머 매질, 가스상 등에서 폴리프로필렌(PP) 생산에 이용되는 촉매의 모양을 최적화 시킬 수 있다. 335

354 러시아 화학기술 현황 이 촉매의 우수성 촉매 고활성도 : PP 생산수율이 25~60kg/(g 촉매) 또는 kg/(g Ti). 폴리프로필렌 그리고 다음과 같은 특성을 가진 폴리프로필렌이 생산다. 입체규칙도(isotacticity)가 97~99% 전자현미경으로 찍은 촉매입자(평균크기 20µ)와 제조된 폴리프로필렌(평균크기 500µ) 고도의 벌크밀도(400~500 g/l, 조절 가능) 크기에 따른 입자분포의 폭이 좁음 (SPAN 0,3~0,5) 크기가 0,1 µ 이하인 먼지 같은 입자들(dust like fractions)이 없음 티타늄먼지는 1 ppm 이하. IC 8 21 촉매 제조기술은 시험용 중합장치에서 테스트를 완료하였다. 초분자 폴리에틸렌 생산에 이용되는 ICT 8 21 촉매 티타늄마그네슘 촉매 ICT 8 20은 입자들의 분자량, 크기, 다공성, 초분자구조 등에서 차이가 나는 다양한 초분자 폴리에틸렌 분말을 제 조하기 위한 것이다. ICT 8 20 촉매의 특징: 입자들의 평균크기가 4~6 µ 크기에 따른 입자분포의 폭이 좁음 폴리머 생산수율은 500 kg/(g Ti) 이상 폴리머의 특징: 분자량 (조절 가능) 평균입자크기 50~180 µ(조절 가능) 336 한러과학기술협력센터

355 석유 및 유기촉매 화학 크기에 따른 입자분포의 폭이 좁음(SPAN <1,0); 분말의 벌크밀도가 큼(400~500 g/l). (주) «톰스크네프테힘»에서 러시아 최초로 초분자 폴리에틸렌 분말 생산장치가 제작되었고, 제조기술을 테스트하였다. Vladimir A. Zakharov, 화학박사 촉매를 이용한 중합실험실 대표 전화 : (383) zva@catalysis.ru. 석유수반가스, 플레어 가스 및 그 외 다른 탄화수소 혼합물로 방향족 화합물 제조 메탄과 함께 또는 메탄 없이 가벼운 탄화수소들(С3 С4) 로 방향족화합물들(벤젠, 톨루엔, 크실렌 등)을 제조할 때, 독특한 모양의 제올라이트 결정체들을 함유한 변형된 촉매 들을 이용하는데, 이때 제올라이트 결정체들은 방향족화합 물의 높은 수율을 보장한다. 는 제올라이트 촉매층(IC 17 M)을 가진 유동반응기(flowthrough reactor)에서 이루어진다. 이 공정은 귀금속 성분이 없고 수소를 첨가할 필요가 없 이 기술의 우수성 : 방향족 화합물 생산수율이 높음. 메탄이 있을 때 최대 1,1 t/t С4 메탄이 없을 때 최대 0,65 t/t С4 С3 С4 및 다른 가벼운 탄화수소 혼합물의 재활용(recycling) 가능성이 있음. 올레핀족 및 파라핀족 탄화수소들을 함께 가공할 수 있음. 에너지 소비 정도가 낮음. 337

356 러시아 화학기술 현황 기술적 특징 온도, 압력, MPa 0,1 1,0 원료의 체적 유량, h 1 최대 1600 크라스노다르 시에 위치한 (주) «NIPIgazpererabotka» 와 공동으로 시험산업공정을 테스트하 였다. 그리고 연구소 라이센스에 기초해 용량이 150 t/g인 제올라이트 촉매 생산 라인이 노보시 비르스크 시에 위치한 (주) «NZKHK»에 구축되었다. Gennadiy V. Echevsky, 화학박사 탄화수소의 촉매개질 실험실 대표 전화 : (383) egv@catalysis.ru. 모터연료 및 액체가스의 단단계 생산공정 가스응축물과 석유증류물( 유분) 등으로 고속모터연료(high speed motor fuels) 및 액체가스 С3 С4를 생산하는 기술은 수첨탈황(hydrotreating) 및 리포밍, 탈랍(dewaxing), 알킬화 (alkylation) 공정 등을 필요로 하지 않는다. 이 공정은 귀금속 성분이 들어있지 않은 제올라이트 촉매층(IC 30 BIMT)을 가진 유동반응기 에서 실현된다. 수소를 외부에서 첨가할 필요가 없다. 기술적 특징 제조되는 모터연료의 품질: 가솔린 디젤연료 Евро 4 Евро 3 북극 디젤연료(Arctic diesel fuel)의 동결점,, 이하 50 재생간 작업시간, h 150~600 촉매들의 재생 사이클 수 40 가스상 제품에서 C 3 C 4 유분의 부피분율(volume fraction), % 한러과학기술협력센터

357 석유 및 유기촉매 화학 이 기술을 이용하면 다음 사항들이 보장된다. 리사이클링 스킴의 간소화 덕분에 투자자본 및 사용유지 비용이 2배 이상 감소된다. 전통적인 기술과 비교해 가솔린 생산수율이 20~25% 증가된다. 크라스노다르 시에 위치한 (주) «NIPIgazpererabotka» 와 공동으로 이 공정의 시험산업 테스 트를 수행하였다. 연구소 라이센스에 기초해 용량이150 t/g인 제올라이트 촉매 생산 라인이 노 보시비르스크 시에 위치한 (주) «NZKHK»에 구축되었다. Gennadiy V. Echevsky, 화학박사 탄화수소의 촉매개질 실험실 대표 전화 : (383) egv@catalysis.ru. 구조촉매 및 온보드 합성가스 발생기 격자 및 포어를 가진 금속 담체에서 구조촉매(structured catalysts)를 제조할 수 있는 신기술 이 개발되었는데, 이 촉매는 탄화수소 원료에서 수소를 함유한 가스를 제조하기 위한 것이다. 그리고 합성가스 발생기 설계가 완료되었고, 차량제어시스템에 통합시킨 발전기 컨트롤 시스템 이 개발되었다. 차량에 장착하는 온보드 발생기(On board generator)는 탄화수소연료를 합성가스로 공기 변환(air conversion) 시키기 위한 촉매반응기, 분배시스템(dispensing systems), 발생기 시동장치, 발생기냉 각시스템, 마이크로프로세스 제어장치 시스템들(microprocessor control unit)로 구성되어 있다. 합성가스(CO+H2)는 니켈과 마그네슘 산화물을 함유한 금속포어 촉매로 된 레이디얼 반응기(radial reactor)에서 제조한다. 산화물은 니켈 금속 포어들에 증착시키는데, 성분들의 질량비율을 보면 니켈 산화물은 4.0~9.2%이고, 마그네슘 산화물은 4.0~6.5%, 나머지는 탄화수소 개질을 위한 촉매 다공성 금속 니켈이다. 캐리어는 비표면적이 m 2 /g, 포어 들의 총체적은 cm 3 /t, 가장 많은 포어들의 반지름 크기는 1~3µ, 다공성은 40% 이상이다. 339

358 러시아 화학기술 현황 발생기의 기술적 특성 우수성 합성가스 생산성, m 3 /h 5 25 합성가스 성분들의 부피비율, % (천연가스 연료) H2 최대 32; CO 최대 15; (CO 2 최대 3; CH 4 최대 1; N 2 나머지) 제어시스템이 소비하는 전력, W 최대 200 전압, V 12; 24 사용온도, 발생기 작업 수명, h 수소에 대한 특정 용량이 높음 0,6 m 3 /h*l 규모가 작은 발생기들 : 합성가스를 8l, 16l로 생산할 때 5 25 m 3 /h와 m 3 /h 탄화수소의 공기 및 스팀 개질을 위한 신형 촉매 5~10% 정도의 합성가스를 첨가함으로써 '내연엔진의 연료로 이용하는 천연가스 또는 가솔린' 에 첨가하여 연료를 변형시키면, 희박한 연료 혼합물(lean fuel mixtures)에서 연료의 안정된 작 동이 보장된다. 온보드 발생기를 장착하면, 엔진 배기가스의 질산화물 및 탄산화물의 함유량을 20~30배 가량 감소시킬 수 있고 촉매컨버터(catalytic converters) 없이도 EURO 4 수준의 품질을 달성할 수 있다. 자동차에서 연료의 일부를 수소함유 가스로 변환시키고 또 주연료 첨가제로 변화시키면 연료소비가 시내주행의 경우 20% 감소되고, 유휴 상태에서는 40%가 감소된다. 이 기술은 러시아연방원자력센터 실험물리학과학연구소, 즉 연방국영기업 «RFYC VNIIEF» 와 공동으로 개발하였다. 이미 촉매시험생산을 완료하였고, 합성가스발생기를 위한 소규모 생산시스템을 구축하였다 (연간 1000 대). 발표 논문 Sabirova Z.A., Kuzin N.A., Kirillov V.A., Danilova M.M. 촉매 및 촉매제조 방법과 합성 가스 제조 방법. 러시아연방특허 ( ). 340 한러과학기술협력센터

359 석유 및 유기촉매 화학 Kulikov A.V., Kirillov V.A. 천연가스 및 액화가스의 촉매연소를 위한 장치. 러시아연방특 허 ( ). Kireenkov V.V., Киреенков В.В., Kuzin N.A., Kirillov V.A. 외. 촉매 및 촉매제조 방법, 그 리고 바이오디젤연료로 합성가스를 제조하는 방법. 러시아연방특허 ( ). Snytnikov P.V., Kirillov V.A., Sobyanin V.A. 외. 엔진블럭히터, 자가난방(autonomous heating), 수소함유 가스 발생 장치와 그 작동 방법. 러시아연방특허 ( ). Valery A. Kirillov, 공학박사 다중단계 공정 시뮬레이션 실험실 대표 전화 : (383) , vak@catalysis.ru. 분말재료의 열충격 가공을 위한 장치 CEFLAR 수산화물, 염, 미네랄 등의 분말재료들을 열충격 가공할 때 이용할 수 있는 장치는 구조가 단순하고, 에너지집약 정 도가 낮다는 특징을 갖는다. 그리고 재료를 빠르게 가열하 고 빠르게 냉각시켜 고형화할 수 있는 능력이 있다. 이 장치들로 열활성화된 무기재료들(thermo activated inorganic materials)을 제조할 수 있는데, 그 비표면적은 최 대 400 m 2 /g이고, 촉매 및 흡착제, 무기안료(inorganic pigments), 충전재(fillers)를 제조할 때 고도의 반응능력을 나타낸다. 시험산업장치들의 기술적 특성 처리하는 재료의 입자크기, µ 열충격 시간, s 분말가공온도, 최대 700 열활성화를 위한 비에너지지출, kw>.h/kg, 이하 1.0 생산성, kg/h

360 러시아 화학기술 현황 처리하는 재료의 입자크기, µ 장치의 규모, m: Ceflar 1T Ceflar 2B 1.5x1,5x2,0 1.2x1,2x3,0 두 대의 시험산업장치들이 제작되었고, 이 장치들에서 알루미늄수산화물, 이산화티타늄, 열활 성화된 벤토나이트 제조기술들을 테스트하였다. 그리고 대형장치들을 이미 출시되었다. Yury Y. Tanashev, 화학박사 신형촉매공정부 전화 : (383) tanashev@catalysis.ru. 디젤 유분의 수첨탈황반응을 위한 촉매 디젤유분에서 황을 고도로 제거해주는 수첨탈환반응을 위한 촉매 생산이 시작되었다. 이 촉 매는 유황성분이 다음과 같은 연료들을 제조할 때 이용한다. 디젤연료 원료 유로 3 유로 4 유로 ppm(0,035%) Euro 3 50 ppm(0,005%) Euro 4 10 ppm(0,001%) Euro 5 정제 후 디젤 및 등유(kerosene) 유분, 그리고 Тcc=360 인 2차 원료 가공이 가능하 다. 또는 다양한 비율의 1차 및 2차 증 류물 혼합물 을 가공할 수 있다. 촉매의 특성 형태 실린더 또는 세 잎 모양의 그래뉼 그래뉼 직경, mm 1,2 1,6 가비중(bulk density), g/cm 3 0,60 0, 한러과학기술협력센터

361 석유 및 유기촉매 화학 형태 실린더 또는 세 잎 모양의 그래뉼 강도계수, kg/mm, 이상 2,5 구성성분의 질량비율, %: MoO 3 CoO 1 4,0 4,5 이 촉매 생산기술은 랴잔 시에 위치한 (주) «산업촉매»에서 이용하고 있다. Oleg V. Klimov, 화학박사 제올라이트촉매 실험실 전화 : (383) klm@catalysis.ru. 러시아과학아카데미 석유화학 및 촉매 연구소 주소 : , Ufa city, prospekt Oktyabrya, 141 전화/팩스 : (347) ink@anrb.ru 에틸렌을 산화염소처리하여 디클로에탄을 제조하기 위한 미세구형 촉매 에틸렌을 산화 염소처리하여(oxidative chlorination) 디클로로에탄을 만든 뒤 염화비닐(vinyl chloride)을 만드는 데 이용할 수 있는 고효율의 미세구형 촉매(Micro spherical catalysts) 제조 기술은 적은 수의 단계를 거쳐서 특정한 성질을 부여한 미세구형의 알루미늄산화물들을 비유동 제조하고, 또 이 산화제 표면에 나노크기 활성성분 클러스터들을 입히는 기술이다. 이 기술의 특징은 폐기물이 적다는 데 있다. 343

362 러시아 화학기술 현황 현존기술 산업용 미세구형 비유동 기술 1. 열화학적 활성 2. 수소분해 3. 세척 2. 수소화 미세구형 4. 분사건조 5. 열처리 720도 미세구형 3. 열처리 720도 완성된 촉매 6. 활성성분용액에 함침, 건조 220도 완성된 촉매 4. 활성성분용액에 함침, 건조 에틸렌의 산화 염소처리를 위한 미세구형 촉매 제조 스킴 이 기술은 «이쉼바이 촉매공장»에서 산업시험을 완료하였고, 스테를리타막 시에 위치한 (주) «카우스틱»의 산업용 반응기에서 디클로에탄 제조를 성공적으로 수행하고 있다. Boris I. Kutepov, 화학박사 촉매제조실험실 대표 전화 : (347) kutepoff@inbox.ru. 알루미노규산염 미세 메조포어 결정 재료 제조 하나의 접합부를 가진 LTА 및 FAU 유형의 제올라이트 결정들로 이루어진 '미세 및 메조포 어 재료'들을 만들 수 있는 일련의 제조기술들이 개발되었다. 이렇게 만들어진 흡착제들은 이미 잘 알려진 동종의 흡착제들보다 성능이 뛰어나다. 344 한러과학기술협력센터

363 석유 및 유기촉매 화학 kaolin + NaOH(Na 2 SiO 3 ) + H 2 O 저온 결정 제올라이트 A, X 또는 Y 1. 그래뉼화 에서 열처리 3. 저온 결정화 그래뉼 제올라이트 A, X 또는 Y(질량의 약 95%가 제올라이트) 그래뉼 제올라이트 제조 스킴 액체상태에서 디에틸벤진들로 벤젠을 알킬화 하는 데 이용할 수 있는 새로운 촉매는 미세 및 메조포어 알루미노규산염 결정이고, 그 그래뉼들은 공동 접합부를 가진 Н + 형태의 FAU 제올라 이트들로 이루어져 있다. 이러한 촉매제를 제조할 때, 그래뉼 제올라이트들을 합성시키고, 나트 륨 이온(Na + )을 수소 이온(Н + )으로 교환하며(Na2O 함유량이 질량의 0,5% 이하가 될 때까지), 공기중에서 540 온도로 열처리하는 기술 등이 필요하다. 이 촉매제를 기초로 하여 디에틸벤젠들로 벤젠을 트랜스알킬화(transalkylation)하는 기술이 개발되었다. 이때 압력은 2,5 3,0 MPa이고, 온도는 220~240, 벤젠/디에틸벤젠의 몰비율은 약 5,5/1이다. 그리고 디에틸벤젠 혼합물의 변환율은 85,0%이고, 에틸벤젠에 대한 선택성은 92,0~95,0%이다. 현재 5kg의 새 촉매제를 제조하였고, 이미 (주) «살라바트네프테오르그신테즈»의 과학기술센 터 시험장치에서 성공적으로 테스트를 완료하였다. 그래뉼결정 미세 및 메조포어 알루미노규산염 제조를 위한 신기술의 기초 : 540~600 온도 의 수증기 매질에서 알루미노규산염 결정을 열화학처리한다. 참고로 이 그래뉼들은 접합부가 하나인 FAU 제올라이트 결정들이다. 이렇게 제조된 알루미노규산염은 고도의 결정성을 갖고, 실리콘과 알루미늄 비율은 Si/Al=7,0 35,0이다. 그리고 1) 에틸렌으로 벤젠을 알킬화할 때, 2) 에틸벤젠을 만드는 디에틸벤젠과 벤젠의 불균등화반응(disproportionation), 3) α 옥텐의 저중합 체 반응(oligomerization α octene)들에서 촉매제로 이용할 수 있다. 345

364 러시아 화학기술 현황 Boris I. Kutepov, 화학박사 촉매제조실험실 대표 전화 : (347) kutepoff@inbox.ru. 다환화합물의 촉매적 합성 1,3,5 Cycloheptatriene의(6π + 2π) 와 (6π + 4π) cyclocodimerization에 기초해 중요한 다환화 합물들(polycyclic compounds)을 효율적으로 합성할 수 있는 촉매 기술이 개발되었다. 여기에 이용되는 촉매들은 전이금속들(Cp2TiCl2,(i PrO)4Ti, ZrCl4, Cp2ZrCl2, ZrOCl2)과 유기알루미늄 조촉매들organoaluminum cocatalysts(i Bu2AlCl, i Bu2AlH, i Bu2Al, Et3Al)의 염 또는 착물로 된 것이다. 아주 중요하면서 쉽게 합성할 수 없었던 화합물들을 >80%의 높은 생산수율을 가지고 제조할 수 있게 되었다. 티타늄 착물 촉매를 이용하는 1,3,5 Cycloheptatriene과 7 spirocyclopropylnorborn 2, 5 diene의 cyclocodimerization 13С, 1Н NMR 및 고해상도 질량분석법(high resolution mass spectrometry), x ray 분석법을 이용해 이 화합물의 구조와 형태를 분석했다. 그리고 신종의 다환 화합물을 이용해 항바이러스 제제를 합성하고 제조할 수 있는 전망이 확인되었다. 발표 논문 V.A. Dyakonov, G.N. Kadikova, L.M. Khalilov, U.M. Jemilev. Cyclocodimerization of cyclohepta 1,3,5 triene and 7 spirocyclopropylnorborn 2,5 diene, catalyzed by complexes of titanium// News of Academy of sciences. 화학시리즈. 2011, 1, p 한러과학기술협력센터

365 석유 및 유기촉매 화학 V.A. Dyakonov, G.N. Kadikova, D.I. Kolokoltsev, R.S. Medjitov, U.M. Jemilev. 아세틸 렌 및 1,2 디엔이 촉매작용에 의해 1,3,5 사이클로헵타트리엔에 환상부가(cycloaddition). // N.D. 젤린스키 탄생 150주년 기념 심포지엄 «촉매유기합성». 모스크바, 2011년 10월. Usein M. Jemilev, д.х.н. 촉매합성실험실 대표 전화 : (347) dzhemilev@anrb.ru. 러시아과학아카데미 A.V. 톱치예프 석유화학합성 연구소(TIPS RAS) 주소 : , Moscow, Lenin prospekt., 29 전화 : (495) tips@ips.ac.ru 무거운 석유원료의 수소변환 A.V. 톱치예프 석유화학합성연구소에서 «무거운 석유원료(Tbp>500 )를 수소변환 시켜주는 신기술(hydroconversion technology)»을 개발하였는데, 이는 러시아에서 현재 이용되는 기술들 보다 성능이 훨씬 뛰어나고, 석유가공의 깊이를 90~92%까지 가능하게 해준다. 이 공정은 6,5~7,5 MPa의 압력, 420~450 의 온도 조건에서 유동장치에서 실현되는데, 이때 이용되는 나노구조촉매는 전구물질로 이루어진 반응매질에서 «in situ»로 만든 것이다. 이러한 신촉매의 우수성은 1) 현존 고체상촉매들보다 활성이 뛰어나고, 2) 동시에 코크스 및 금속화합 물들이 표면에 쌓이지 않고 촉매 활성화가 감소되지 않는다는데 있다. 주요 산물은 모터연료를 위한 고품질 성분들인 С5 С10 탄화수소들, 그리고 석유화학의 귀중한 원료가 되는 С1 С4 유분 및 진공가스오일 유분 등이다.. 이 기술은 시험장치에서 테스트를 완료하였다. 347

366 러시아 화학기술 현황 무거운 석유원료의 수소화 반응 공정(hydrogenation processes) 조건: 항목 H oil Axens LC fining GLG Eni slurry technology Snamprogetti VCC KBR Uniflex UOP 수소변환 (TIPS) 압력, MPa 16,0 20,0 9,7 24, , ,0 8,0 온도, 원료 밀도, kg/m 황함유율, % mass 3,4 3,8 4, , ,0 유분 수율, % mass 가스 3, ,9 13,2 10 7,4 가솔린 15, , ,6 디젤 19, , ,2 진공가스오일 31, , ,8 진공잔유물 31, ,5 <5 14 5,0 발표 논문 Khadjiev S.N. 나노구조 이종촉매 화학 및 석유화학의 새로운 나노기술분야 // 석유화학. 2011, v , p Maximov A.L. 탄화수소자원의 심화가공 : 미래공정// «스콜코보»재단의 과학학술대회, 2011년 5월 25일 Salambek N. Khadjiev, 화학박사 석유화학 및 석유화학합성 실험실 대표 전화 : (495) , khadzhiev@ips.ac.ru. Anton L. Maximov, 화학박사 탄화수소화학실험실 대표 전화 : (495) max@ips.ac.ru. 348 한러과학기술협력센터

367 석유 및 유기촉매 화학 무거운 석유원료 가공을 위한 나노크기의 촉매 무거운 석유원료의 수소화반응에 필요한 촉매들을 합성하기 위해 개발한 신기술은 앞으로 산 업분야 촉매공정을 근본적으로 변화시키게 된다. 변화의 핵심은 촉매합성 과정에서 담체를 쓰 지 않는 것이다. 나노크기 촉매입자들은 1차원료 및 «물 오일» 역에멀전(reverse emulsion)의 혼합반응이 일어 나는 곳의 탄화수소매질들(in situ)에서 형성된다. 반응매질에서 합성된 나노크기 촉매입자들은 현존 촉매들보다 많은 점에서 뛰어나고 무거운 석유원료들 및 처리가 힘든 폐기물들을 효과적 으로, 그리고 부산물 없이 가공할 수 있게 해준다. 일정한 조건들이 갖추어지면, 전이금속 산화물들이 복잡한 형태의 나노입자들을 만드는데, 이 는 황을 함유한 탄화수소 매질에 분포된 해당산화물들의 결정격자 미세조각들(fragments of the crystal lattice of the relevant oxides)이다. 고온에서 산화물 속 산소 원자들이 황으로 대체되면 서 전이금속 황화물들의 나노입자가 만들어진다(이 전이금속 황화물들은 탄화수소 액체매질에 분포되어 있다). 분산성이 강화되면서 촉매 나노입자들의 표면이 성장한다. 금속들의 나노입자 활성이 높은 것은 표면결합이 지나치게 많은 것과 관계가 있고, 이때 뭉침이 생기지 않도록 보 호해야 한다. 그러므로 촉매의 나노입자들은 자연산 안정제가 되는 아스팔텐 유분(asphaltene fragments)의 나노입자들과 상호작용하게 된다. 새로 개발된 나노촉매의 우수성은 '형태 또는 크기와 상관 없이' 모든 유기분자들에 이용할 수 있다는 것이다. 이 공정에서 나노촉매의 활성이 떨어지지 않는데, 이유는 담체 속에 담긴 촉 매들과 달리 활성점들이 촉매표면에 위치하기 때문이다. 유황함유율에 상관 없이 모든 종류의 석유 잔류물, 유기금속화합물, 아스팔트 수지 화합물들 을 모두 원료로 이용할 수 있다. 발표 논문 Kadieva M.H., Khadjiev S.N., Kadiev H.N., Gyulmaliev A.M., Yakovenko T.V. 탄화수 소 매질에서 몰리브덴 산화물의 나노입자들이 형성되는 규칙// 석유화학. 2011, v 51, 1, p Khadjiev S.N., Kadiev H.N. 석유 심화정제의 미래 : 메이드 인 러시아// The Chemical Journal, 2009년 9월, p

368 러시아 화학기술 현황 Khusain M. Kadiev, 공학박사 석유화학 및 석유화학합성 실험실 선임연구원 전화 : (495) kadiev@ips.ac.ru. 제올라이트 촉매에서 에틸벤젠 합성 제올라이트 촉매들에서 벤젠을 에틸렌으로 알킬화하여 에틸벤젠을 합성하는 기술이 개발되었는 데, 이는 반응물질을 분할공급하는 반응기(reactor with a partitioned feed reagents)에서 실현된다. 부식성질이 강한 염화 알루미늄(AlCl3) 대신 선택성과 활성도가 뛰어나고 무독한 제올라이트 촉매를 이용하면 고품질의 에틸벤젠을 제조할 수 있다. 액체상 공정의 경우 온도는 180~280, 압력은 3,0~4,0 MPa이다. 벤젠을 에틸렌으로 수증기상에서 알킬화 시키는 공정에서는 온도가 390~450, 압력은 2,0~2,3 MPa이다. 벤젠과 에틸렌의 비율은 두 공정 모두 6~8:1이다. 알킬화반응은 고도의 선택성을 가지고 진 행되고, 부산물이 적게 나온다. 에틸렌 변환율은 총질량의 99~100 %이고, 에틸벤젠의 수율은 99,7%이다. 이 기술의 주된 장점들 생산수율 및 제품의 순도가 높다. 촉매가 열에 안정적이다. 에너지소비가 적다. 공정이 친환경적이다. 발표 논문 I.M. Gerzeliev, S.I. Myachin, I.D. Tasueva, S.N. Khajiev. 제올라이트 촉매들에서 에틸벤 젠 합성// 석유화학 v. 49,. 1, p I.M. Gerzeliev, S.N. Khajiev, I.E. Sakharova. 제올라이트 촉매들에서 에틸벤젠을 합성하 고, 디에틸벤젠으로 벤젠을 트랜스알킬화// 석유화학. 2011, v , p 한러과학기술협력센터

369 석유 및 유기촉매 화학 Ilyas M. Gerzeliev, 선임연구원 전화 : (495) gerzeliev@ips.ac.ru. 고체촉매에서 부틸렌으로 이소부탄을 알킬화 현존 액체산 촉매들(liquid acid catalysts)보다 경쟁력이 좋은 «고체촉매 «AlkylRAN»를 이용 한 알킬화 기술»이 개발되었다. 부틸렌으로 이소부탄을 알킬화 시키는 다양한 모드 항목 촉매 W,ч 1 τ, ч 알킬레이트 조성, 질량의 % ΣC 5 7 ΣC 8 ΣC 9+ 황산 알킬화(sulfuric acid alkylation) H2SO4 0, ,5 72,9 7,4 가스상 버전 РЗЭCAHY 0,15 0,5 26,1 35,6 28,3 액체상 버전 РЗЭCAHY 0, ,3 75,2 7,5 구조상(structured phase) РЗЭCAHY 0, ,2 87,9 3,9 W 부틸렌 공급의 체적유량속도(volumetric feed rate of the buthylenes); ΣСC 5 7 펜탄 헵탄 유분(pentane heptane fraction), ΣC 8 이소옥탄 유분(isooctane fraction), ΣC 9+ 이소노난 유분(isononanoic fraction) 및 고비점 탄화수소, РЗЭCAHY 희토류금속, 칼슘, 수소 양이온 제올라이트 Y로 만든 촉매 현존기술들과 비교한 신기술의 우수성 : 필름모드(structured alkylation)로 원료 및 반응산물 의 증기/액체 혼합물(vapor liquid mixture of raw materials and products of the reaction) 반응 존에서 특수상태를 조직할 때 촉매작용의 안정화가 증대되었다(τ). 이 방법을 이용하면 생산성 이 높아지고, 공정의 단순화가 가능해진다. «로스네프티» 정유공장에서 고체촉매 «AlkylRAN»을 기반으로 하는 알킬화 산업장치를 건 설할 계획이다. 예상되는 알킬벤젠 생산성은 연간 5만톤이다. 351

370 러시아 화학기술 현황 발표 논문 I.M. Gerzeliev, S.N. Khajiev. «AlkylRAN» 공정 고체촉매에서 올레핀으로 이소부탄을 알킬 화 시키는 혁신기술 // 제1차 러시아석유대회 RNK 발표문모음집. 2011년 3월 14~16일. 모 스크바. Ilyas M. Gerzeliev, 선임연구원 전화 : (495) gerzeliev@ips.ac.ru. 석유수반가스를 모터연료화 디메틸 에테르의 변환율이 높을 때(최대 99%) 중간생성물 없이 디메틸 에테르(dimethyl ether)를 거쳐 СО 와 Н2에서 가솔린류 탄화수소들을 고도의 선택성을 가지고 제조하여 얻게 되는 주요 산물은 С5+ 같은 액체 탄화수소들 С5+이며, 수율은 약 70% 이상이다. С1 С4 같은 가벼운 탄화수소들의 수율을 감소시키고, СО2 형성을 낮추기 위해 촉매의 조성을 최적화하였는데, 이는 변형 원소들의 성질과 비율, 그리고 이 원소들을 제올라이트에 증착시키 는 방법에 변화를 줌으로써 달성할 수 있다. 제올라이트 H ZSM 5를 기반으로 하는 신촉매를 만들었는데, 이 촉매를 이용해 디메틸에테르 를 변환시키면 가솔린 생산 수율이 높아지고, 그 조성은 다음과 같다. 이소파라핀(iso paraffins) : n 파라핀(n paraffins) : 8 다환탄화수소(cyclic hydrocarbons) : 방향족 탄화수소 :17 20 이때 생산되는 가솔린은 옥탄가가 90 이상이다. 신촉매는 가솔린 합성 단계로 들어가는 증기 가스오일 혼합물에 대해 크게 안정적이다. 물과 352 한러과학기술협력센터

371 석유 및 유기촉매 화학 수소 같은 성분들은 촉매에 부정적 영향을 미치기는커녕 오히려 촉매의 안정적 작동을 보장해 주는 필요조건이 된다. 중간생성물 없이 디메틸 에테르를 거쳐 СО와 Н2로 가솔린을 합성 시키 는 기술은 촉매가 2년 이상 재충전 없이 장기 작동할 수 있도록 되어 있다. 수반가스들을 가솔린류의 탄화가스들로 가공할 수 있는 장치 제작에 필요한 과학적 기초가 마련되었다. 이를 이용하여 고옥탄가 가솔린을 제조하고, 또 방향족 화합물 함유량이 적은 탄화 수소 혼합물들을 제조할 수 있다. 이 기술은 채유 현장에서 직접 이용할 수 있고, 석유수반가스 처리문제를 해결해줌으로써 적 지 않은 경제효과를 낼 것으로 기대된다. 그리고 이 신기술 덕분에 석유수반가스를 태우는 불길 을 잡고, 석유수반가스에 함유된 값진 탄화수소 원료들을 재활용하게 되기 때문에 메탄올과 다 른 석유제품 구매 의존성을 낮추어 줄 것이다. Natalia N. Kolesnichenko, 화학박사 촉매합성 및 석유화학공정 실험실 수석연구원 전화 : (495) nvk@ips.ac.ru. 바이오에탄올을 모터연료, 올레핀, 방향족 탄화수소로 개질 새로운 제올라이트를 함유한 촉매 제조기술이 개발되었다. 이 촉매들을 기반으로 하여 바이 오에탄올을 모터연료, 올레핀, 방향족탄화수소들로 개질할 수 있는 기술이 개발되었다. 여기서 일어나는 반응들을 다음과 같이 분류해볼 수 있다. 바이오에탄올의 탈수반응(dehydration of bioethanol)을 통해 에틸렌 형성 바이오에탄올 붕괴로 생긴 메틸유분을 이용해 벤젠을 알킬화(alkylation of benzene by methyl fragments of the collapse of bioethanol) 알킬유분의 고리화 과정에서 생성되는 벤젠 파생물의 분할(splitting of the derivatives of benzene, generated by cyclization of alkyl fragments) 더 긴 체인을 크래킹하여 만든 탄화수소들(C7+)의 탈수소고리화(dehydrocyclization) 반응 353

372 러시아 화학기술 현황 바이오에탄올 붕괴로 생긴 조각들의 소중합체반응(oligomerization of fragments of the collapse of the bioethanol) 소중합체반응 올레핀 크래킹 탈수소고리화화반응 탈수소고리화반응 선형 크래킹 제올라이트 촉매를 이용한 바이오에탄올변환 스킴 에탄올의 변환률은 백퍼센트이다. 공급속도가 아무리 빨라도 물 속에 든 에탄올의 양은 0,2% 를 넘지 않는다. 체적속도 2 h 1 는 액체 탄화수소를 만드는 데 최적이다. 에탄올 공급의 체적속 도가 느리면 액체산물의 수율이 감소된다. 방향족탄화수소 함유량 감소를 위해, 에탄올의 변환으로 얻은 액체산물에 수첨반응 (hydrogenation)을 하면, 액체유분에 든 방향족탄화수소의 양을 50% 줄일 수 있고 벤젠의 양은 0%까지 만들 수 있다. 이 덕분에 2단계 기술공정에서 바이오에탄올로 모터연료를 제조할 수 있게 된다(이때 방향족탄화수소 함유량은 12~35%였음). 규모를 확대하여 만든 시험장치에서도 동일한 결과가 나왔다. 발표 논문 Tretyakov V.F., Makarfi I.Y., Tretyakov K.V., Talyshinsky R.M., Ilolov A.M., Frantsuzova N.A., Erofeev V.I. // 제올라이트 촉매들에서 바이오에탄올의 변환 수행// 제6 차 제올라이트학술대회. 제올라이트 및 메조제올라이트 재료 : 성과와 전망. 발표문 초록집, 즈베니고로드, 2011년 6월 14~16일, p 한러과학기술협력센터

373 석유 및 유기촉매 화학 Tretyakov V.F., Makarfi I.Y., Tretyakov K.V., Talyshinsky R.M., Ilolov A.M. // 모터연 료와 석유화학 원료가 되는 바이오에탄올 // 지하자원 및 재생자원인 탄화수소원료의 화학. 발표문 초록집. 제19차 멘델레예프 일반 및 응용화학 대회. v.4, 볼고그라드, 2011년 9월 25~30일, p Tretyakov V.F., Makarfi I.Y., Tretyakov K.V., Talyshinsky R.M., Ilolov A.M., Frantsuzova N.A., Erofeev V.I. // 바이오에탄올을 탄화수소로 촉매개질. // 러시아촉매학술 대회 «Ruscatalys», 모스크바, 2011년 10월 3~7일, UDSII 4, p.247. Valentin F. Tretyakov, 화학박사 기술 및 과학장비 개발부 대표 전화 : (495) tretjakov@ips.ac.ru. 선택적 및 고속 공정을 위한 하이브리드 막 반응기 금속착물 전구물질을 기반으로 분자레이어링(molecular layering) 및 졸 겔 방법을 이용해 촉 매막반응기(catalytic membrane reactors)를 설계하였다. 촉매막반응기에는 세라믹막 포어 내부표면에 고르게 분포된 나노금속 활성 성분들이 들어 있다. 메탄의 비산화 이합체화 반응이 수행되었고, 또 에탄을 에틸렌으로, 메탄올을 포름알데히드로 개질하는 산화탈수소반응(dehydrogenation), 그리고 탈수소반응으로 사이클로헥산올을 사이클 로헥산으로 개질하는 반응들이 수행되었다. 비선택적 다공성 막에서 이산화탄소 및 스팀 개질작업을 수행하여 메탄및 가벼운 탄화수소들 및 알코올로 합성가스와 수소를 만드는 전과정을 보여주었다. 발표 논문 Tsodikov M.V., Jaroslavtcev A.V. 고속의 선택적 석유화학 공정을 위한 하이브리드 막 반응 기//러시아촉매학술대회 «Ruscatalys», 모스크바, 2011년 10월 3~7일, 발표문 초록집, v. 1, p

374 러시아 화학기술 현황 Tereshenko G.F., Malygin A.A., Ermilova M.M.,, Orekhova N.V., Volkov V.V., Levedev V.I., Petrova I.V., Tsodikov M.V., Teplyakov V.V., Trusov L.I., Moiseev I.I. 차세대 나노 구조 촉매 막 반응기 //산업 촉매. 2008년 특별호 "21세기 혁신기술이 될 나노촉매기술", p Mark V. Tsodikov, 화학박사 촉매나노기술실험실 대표 전화 : (495) tsodikov@ips.ac.ru. 가벼운 탄화수소들을 합성가스로 가공 이산화탄소를 이용해 가벼운 탄화수소들을 합성가스로 만들 수 있는데, 이때 다공성 촉매막 의 온도는 고온이고 압력은 여과모드 압력이다. 막은 니켈과 알루미늄의 발열 혼합물들(vibropressed exothermic mix)을 진동압축시킨 다공성 모듈, 그리고 촉매 코팅으로 이루어져 있다. 촉매코팅으로는 팔라듐 또는 팔라듐 코발트, 망간 또는 니켈 금을 이용하는데, 이 금속들은 전체 질량의 0,004~0,025 %를 차지한다. 피셔 트롭스크 공정(process of Fischer Tropsch)에서 부분 산화된 케로신 산물들 또는 연도가 스(flue gas)를 가벼운 탄화수소들로 이용할 수 있는데, 이때 부분 산화된 케로신 산물을 촉매막 을 통해 이산화탄소 기체가 든 혼합물로 공급해주는 속도는 h 1 이고, 연도가스 공급 속도는 h 1 이다. 부분 산화된 케로신 산물들로 C2 C5 올레핀, 그리고 연도가스로 C1 C5 알케인(alkanes)을 이 용한다. 가벼운 탄화수소들의 변환공정은 온도에서 실현된다. 발표 논문 Tsodikov M.V., Teplyakov V.V., Jmakin V.V. 외. 가벼운 탄화수소들을 합성가스로 가공 하는 방법. 러시아연방특허 ( ). 356 한러과학기술협력센터

375 석유 및 유기촉매 화학 Mark V. Tsodikov, 화학박사 촉매나노기술실험실 대표 전화 : (495) tsodikov@ips.ac.ru. 버미큘라이트를 기반으로 하는 촉매 제조 폐기물이 적은 일련의 촉매 제조기술이 개발되었는데, 이는 버미큘라이트(vermiculite ore, 질 석)를 기반으로 하는 공정에 이용하기 위한 것이다. 촉매담체는 버미큘라이트 에칭용액의 순이론적 불순물(ab initio impurities)을 침전시켜 제조 한 것이다. 담체는 알루미늄, 철, 망간이 혼합된, 그리고 첨정석(spinel) 구조를 가진 산화물이 다. 촉매는 니켈 산화물, 그리고 코크스 조성에 내성이 있는 변형자(modifier) La2O3를 입혀서 만든다. 이 촉매는 메탄의 증기변환으로 테스트하면서, 동시에 «NIAP CATALYST»로 만든 최고의 촉매제품들과 비교하였다. 비교 결과 신촉매가 현존 산업용 촉매들에 비해 성능도 떨어지지 않 고, 천연가스에 함유된 소량의 황화수소에도 강하다는 사실이 확인되었다. 원료조성, 높은 촉매활성도, 안정성 등은 촉매 생산기술 및 천연가스의 스팀개질 공정을 저렴 하게 해준다. Mark V. Tsodikov, 화학박사 촉매나노기술실험실 대표 전화 : (495) tsodikov@ips.ac.ru. 357

376 러시아 화학기술 현황 러시아과학아카데미 우랄분원 I.Y. 포스톱스키 유기합성연구소 주소 :620041, Yekaterinburg city, street S.Kovalevskoy, 22 / st. Academicheskaya, 20 전화/팩스 : (343) admin@ios.uran.ru 항바이러스 제제 «트리아자비린» 조류독감H5N1, 신종플루(swine flu) H1N1을 포함한 모든 독감 바이러스들의 복제를 직접적 으로 억제시킬 수 있는 아졸로아진(azoloazin) 계 약물이 개발되었다. 임상전 및 임상실험 1단계를 통해 트리아자비린(Triazavirin) 의 약리효능이 타미플루(Tamiflu), 아르비돌(Arbidol), 레만타 딘(Rimantadine)보다 뛰어남이 확인되었다. 현재 트리아자비 린은 상트페테르부르그 독감연구소에서 임상실험 2단계를 진 행 중이고, 우랄제약회사 «메드신테즈»에서 대량생산을 준비 중이다. 트리아자비린은 모든 감염단계에서 복용할 수 있고, 또 독 감, 진드기매개뇌염(tick borne encephalitis), 신증후군성 출혈 열(hemorrhagic fever with renal syndrome), 크리미아 출혈열 «트리아자비린» 합성장치 (crimean haemorrhagic fever), 뇌척수염(encephalomyelitis) 등 모든 바이러스 감염에 의한 질병의 예방 및 치료에도 이용이 가능하다. Чарушин Валерий Николаевич, 화학박사 이종고리 화합물 실험실 대표 전화 : (343) charushin@prm.uran.ru. 358 한러과학기술협력센터

377 석유 및 유기촉매 화학 러시아과학아카데미 시베리아분원 탄화수소정제 연구소 주소 : , Omsk city, st. Neftezavodskaya, 54 전화 : (381-2) 팩스 : (381-2) val@ihcp.oscsbras.ru 개질을 위한 다중금속 촉매 RU 125 개질을 위한 다중금속 촉매 RU 125 가 산업에 도입되었다. 다중금속 촉매 RU 125는 알루미늄 산화물 다공성 매트릭스에 담긴 활성물질들(금속 플래티 넘, 레늄, 조촉매, 할로겐)의 복합체이다. 이는 고정촉매층을 가진 장치들에 이용할 수 있는 개질촉매의 새로운 버전이다. 즉, 가솔린 유분(gasoline fractions)들을 다음 제품들로 개질하기 위한 것이다. 가솔린의 고옥탄가 성분들(RON=96~100) 방향족 탄화수소들(벤젠, 톨루엔, 크실렌) 수소 물리화확적 특성, 질량비율, % : 백금 0,25, 레늄 0,40, 염소 1,35, 조촉매 3.0. 벌크밀도, g/cm 3 0,64 압출성형물 직경(diameter of extrudates), mm 1,4 RU 125 촉매의 주된 특징은 전구물질에 대한 높은 선택성 및 활성을 유지하면서 고도로 안정적이라는 데 있다. 359

378 러시아 화학기술 현황 Alexandr S. Bely, 화학박사 모터연료합성실험실 대표 전화 : (381-2) belyi@ihcp.oscsbras.ru. 방향족화합물 함유량이 저하된 가솔린 제조를 위한 개질촉매 생산 (주) «촉매 및 유기합성 앙가르스크공장»의 생산시스템에 적합한 개질용 압출촉매(extruded catalyst) 신버전 PR 81이 개발되었다. 새로운 PR 81 촉매는 낮은 온도에서 옥탄가를 95까지 올릴 수 있다. 즉, 일반적인 487 가 아닌 467 도에서 가능하다. 이는 촉매활성이 얼마나 높은가를 잘 보여준다. 신촉매 선택성의 우수성은 방향족화합물 함유량을 옥탄가와 같은 수준으로 낮추어준다. 방향족화합물 함유량 감소(7~8%)는 저옥탄가 파라핀들 С8 С10의 함유량이 적고, С4 С5파라핀 들의 함유량이 높기 때문에 가능해진다. 저온모드 덕분에 촉매의 안정성이 아주 높아진다. 한편 촉매활성의 손실을 보상하기 위해 온도를 높일 수 있는데, 그 속도는 6개월마다 2 이다. 공장에서 PR 81 촉매 1차분이 이미 생산되었다. Alexandr S. Bely, 화학박사 모터연료합성실험실 대표 전화 : (381-2) belyi@ihcp.oscsbras.ru. 크래킹을 위한 미세구형 촉매 «럭스» 촉매 «럭스»는 초고도 안정성(ultrastable)을 띠는 제올라이트를 이용해 만들었고, 전혀 새로 운 모체를 이용했다는 특징을 갖는다. «럭스»는 무거운 석유원료들의 크래킹에 이용되는데, 이 를 통해 주로 가솔린의 고옥탄가 성분 및 석유화학제품들을 위한 원료들을 제조할 수 있다. «럭 360 한러과학기술협력센터

379 석유 및 유기촉매 화학 스»는 또 미세구형 촉매를 가진 모든 유형의 크래킹장치들에 이용할 수 있다. «럭스» 촉매의 기술 및 경제적 우수성은 1) 수입제품들보다 더 높은 변환 선택성(high selectivity of conversion)을 나타내고(83 84%), 2) 가솔린 유분 선택성이 최대 57%나 된다는 데 있다. «럭스» 촉매에서 제조되는 가솔린의 성분들은 고옥탄가를 갖고(최대 92,8포인트), 나 머지 지수도 최고 수입제품들가 동일한 수준이다. 이 촉매는 현재 «(주) «가스프롬네프티 LPS»에서 대량생산되고 있고, 연간 350만톤의 용량을 갖는 크래킹 장치들에서 이용되고 있다. 2010년에는 촉매크래킹 공정용 바이제올라이트 촉매(bi zeolite catalyst)인 «Luxury brand A»를 생산에 도입하였다. 바이제올라이트 촉매를 이용하면, 가솔린의 옥탄가를 증대시키고, methyl tert butyl ether(mtbe)의 알킬화 및 생산에 필요한 가벼운 올레핀들의 선택성도 높일 수 있다. 바이제올라이트 촉매를 이용하면, 다음과 같은 효과를 보장할 수 있다. 원료의 변환율을 3~4% 증대시킴. 프로판 프로필렌 유분의 프로필렌 함유량을 80%에서 83%까지 증대시킴. 부탄 부틸렌 유분의 올레핀 함유율을 53%에서 58%로 성장시킴. 크래킹 결과 가솔린의 옥탄가를 91,0에서 92,5 포인트까지 높여줌. Vladimir P. Doronin, 공학박사 제올라이트촉매실험실 대표 전화 : (381-2) doronin@ihcp.oscsbras.ru. 에틸렌의 소중합체반응에 필요한 신촉매 NiO/B2O3 Al2O3 시스템에 기초해 에틸렌을 소중합체 반응시켜 이소알케인(isoalkane) С5+로 만드는 데 이용할 수 있는 촉매를 개발하였다. 이소알케인은 친환경 모터연료로 이용될 가능성 이 크다. 361

380 러시아 화학기술 현황 소중합체 반응의 조건들을 조절함으로써 형식적 기체상 모드에서 일어나는 공정이 사슬메커 니즘(chain mechanism)에 따라 진행된다는 사실을 확인하였다. 다시 말해 공정이 촉매의 니켈 활성점들에 의해 통제된다. 소중합체 반응 산물의 분자 질량 분포는 α=0.15의 파라미터를 갖는 SF 분포(Distribution of the Anderson Schulz Flory)와 일치한다. 액체상 공정은 B2O3 Al2O3 담체의 산성센터들이 적극 참여하는 2차 소중합체반응의 기여도 가 높다. 2차 소중합체반응을 통해 주로 С8+ 산물들을 얻게 되는데, 바로 이 С8+ 생성물들이 촉매(NiO 함유율이 질량의 4.86%)의 이용전망을 결정한다. 촉매는 200 온도 및 4.0 MPa압 력, 그리고 에틸렌 체적유량이 1.1 h 1 일때 에틸렌의 완전한 변환을 보장해준다. 한편 이때 액체 산물의 수율은 최대 90.0%이고, 이 안에 든 С8+ 알케인 함유량은 총 89.0%이다. Alexandr V. Lavrenov, 화학박사 과학부 차장 전화 : (381-2) lavr@ihcp.oscsbras.ru. 러시아과학아카데미 화학적 물리문제 연구소 주소 : , Moscow Region., Chernogolovka city, prosp. Academika Semenova, 1 전화 : (495) ,(49652) 팩스 : 8(49652) psi@icp.ac.ru 공업 및 생활 폐기물을 슈퍼단열모드에서 연소하여 대체연료로 가공 여과연소(filtration combustion)의 슈퍼단열모드(superadiabatic mode)에 대한 기초연구를 기 반으로 하여 저열량 원료들을 가공하여 전기에너지와 값진 탄화수소제품으로 만들 수 있는 기 술과 장비들이 개발되었다. 이 기술은 바이오연료 및 산업용 폐기물, 생활폐기물 같은 대체연료 로 이용할 수 있는 저급의 가연성 지하자원을 가공처리하기 위한 기술이다. 362 한러과학기술협력센터

381 석유 및 유기촉매 화학 이 기술의 특징 : 가스화 에너지 이용효율이 높다(High energy efficiency of gasification, 최대 95%까지). 폐기물 공기 물 공정의 모듈 원칙 덕분에 다양한 에너지장치 및 수반기술들을 이용할 수 있고, 현재 사용 중인 산 증기 업 인프라구조에 통합시킬 수 있다. 먼지 여기서 나오는 배기가스 및 슬래그가 고도로 친환 경적이며, 쓰레기 처리공장들보다 다이옥신 및 중 공기 금속들이 적게 나온다. 공정스킴 장치가격이 동종의 다른 장치들에 비해 저렴하다. 다양한 원료들을 가공하여 합성가스, 응축탄화수소제품 및 비유기제품, 전기에너지 등을 생산할 수 있는 공정들이 개발되 었다. 그러한 공정들 중 다음과 같은 것들이 있다. 석유 및 기름 폐기물 가공 종합적인 가스화장치(Universal gasificator), 생산성은 연간 15000톤 저급석탄 및 탄광 폐기물 가공 자동차 타이어 커버 폐기물 가공 목재폐기물 가공 생활폐기물 가공 바이오매스 가공 하수 슬러지 가공 Sergy V. Glazov, 공학박사 여과연소연구팀 팀장 전화 : 8(49652) glazov@icp.ac.ru. 363