화학뉴스

국내 연구진이 경유(디젤)를 사용하는 자동차, 발전소, 선박에서 배출되는 초미세먼지의 원인물질인 질소산화물(NOx)을 제거하는 효율과 안정성을 크게 높인 친환경 촉매를 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST) 물질구조제어연구센터 하헌필·김종식 박사팀은 바나듐 산화물 상용 촉매의 단점인 독성물질 방출 위험을 줄이고 저온 영역에서 고효율을 유지하는 새로운 친환경 탈질촉매를 개발했다고 6월5일 발표했다.
디젤을 사용하는 발전소나 선박, 자동차에서 많이 나오는 질소산화물은 미세먼지의 주요 원인물질 중 하나로 NOx를 제거하기 위해서는 배기가스에 포함된 NOx를 암모니아와 반응시켜 물과 질소로 바꾸는 촉매가 사용되나 바나듐과 텅스텐, 세륨 등을 사용하는 기존 바나듐 산화물 상용 촉매는 사용하기 위해 300℃ 이상 고온 환경을 만드는데 비용이 많이 들고, 고온에 노출될 때 독성 촉매성분이 증발해 방출되는 문제점이 제기되고 있다. 때문에 바나듐 산화물 촉매는 사용온도가 매우 높은 자동차에는 사용하기가 어렵다.
연구진은 주 촉매성분으로 기존 상용 촉매에 사용되는 텅스텐이나 세륨 대신 코스트가 낮은 구리를 사용한 구리바나듐 복합 산화물(Cu3V2O8) 촉매를 개발해 독성 촉매성분의 증발을 억제하고 효율을 높이는데 성공했다.
상대적으로 저온인 230℃에서도 기존 상용 촉매보다 NOx 전환율이 10-15% 높고, 촉매가 배기가스에 포함된 이산화황에 견디는 내구성도 기존 촉매보다 4배 이상 향상된 것으로 나타났다.
또 구리바나듐 복합 산화물 촉매는 녹는점이 기존 바나듐 산화물 촉매보다 100℃ 정도 높아 발전소·선박은 물론 사용온도가 상대적으로 높은 자동차에도 사용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
하헌필 박사는 “구리바나듐 복합 산화물 촉매는 촉매구조를 개선해 효율은 높이고 생산비용은 낮춘 친환경적 촉매”라며 “촉매 성능 향상을 위해 촉매성분 최적화 연구를 진행하고 있으며, 앞으로 촉매를 발전소·자동차 등에 실제 장착·상용화하기 위해 노력할 것”이라고 밝혔다.
KIST 기관 고유사업과 한국연구재단 미래소재 디스커버리사업 지원으로 수행된 연구로 촉매 분야 국제학술지 응용 촉매작용B: 환경(Applied Catalysis B: Environmental)에 게재됐다.