촉매는 2020년 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증)의 영향으로 수요가 침체됐으나 2021년에는 전반적으로 회복세를 나타냈다.
코로나19 감염상황은 여전히 예단하기 어려우나 경제활동이 일정수준을 유지하고 있기 때문이다.
원료인 귀금속 가격은 2017년 이후 상승세를 계속하다 2021년 후반 하락세로 전환돼 촉매 출하액에 영향을 미치고 있다.
촉매 기술은 지속가능한 사회 실현에 필수적인 요소로 주목받고 있다. 저온에서 반응을 촉진하는 기술 등 비재래형 촉매 프로세스에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있고, 연료전지자동차(FCV) 보급을 확대하기 위해서는 수십배에서 수백배에 달하는 촉매 활성이 필요한 것으로 파악되고 있다.
코스트가 높은 귀금속을 대체하는 소재를 탐색하는 것도 중요한 연구주제로 자리를 잡고 있다.
촉매는 장기적으로 산업계에서 대대적인 패러다임 전환이 일어나도 계속 중요한 역할을 담당할 것이 확실시되고 있다.
석유화학‧고분자용 중심 수요 회복
일본 촉매 시장은 2013년 공업용, 2016년 환경보전용 수요가 침체된 것을 제외하고는 비교적 안정적인 움직임을 나타냈다.
공업용 출하량은 2019년 사상 최고치를 기록한 2008년 수준을 회복했으며 환경보전용은 2016년 이후 소폭의 증가세를 계속하고 있다. 공업용은 출하액도 2008년 수준을 회복했으며 귀금속 사용량이 많은 환경보전용은 2017년 이후 귀금속 가격 강세로 증가폭이 확대됐다. 
일본 경제산업성에 따르면, 코로나19의 영향을 받은 2020년에는 촉매 생산량이 9만1412톤으로 전년대비 11.2%, 출하량이 9만1690톤으로 11.2% 감소했으나 출하액은 5135억3800만엔으로 15.6% 증가했다.
공업용은 생산량이 11.2%, 출하량이 10.9%, 출하액이 1.7% 줄어든 가운데 석유정제용은 코로나19에 따른 이동 제한 조치로 휘발유(Gasoline) 및 제트연료용 수요가 감소한 영향을 받아 침체됐으나 화학 관련용도는 비교적 안정세를 유지했다.
환경보전용은 생산량이 11.7%, 출하량이 12.5% 감소한 반면 출하액은 23.7% 급증했다. 특히, 자동차 배기가스 정화용은 일시적으로 자동차 생산이 중단됨에 따라 생산량이 13.9%, 출하량이 15.6% 줄었으나 출하액은 24.7% 늘어 2008년의 90% 수준을 회복했다.
촉매 수출량은 3만9802톤으로 19.4%, 수입량은 2만4857톤으로 9.4% 감소했으나 수출액은 11.6%, 수입액은 13.9% 증가했다. 일본 출하량은 7만6254톤으로 6.3% 줄었으나 출하액은 3948억1800만엔으로 14.3% 늘었다.
2021년에는 2020년과 마찬가지로 코로나19에 따른 영향이 불가피했으나 비교적 회복조짐을 보이면서 호조를 나타낸 것으로 파악된다.
석유화학‧고분자중합용 비중 확대
일본 촉매 시장은 석유정제용 출하량이 절반 가량을 차지하고 있고 석유화학제품 제조용, 고분자 중합용이 뒤를 잇고 있다. 
석유정제용 출하비중은 2008년 46%에서 2020년 44%, 2021년 42%로 하락했으나 석유화학제품 제조용은 2008년 14%에서 2013년 17%, 2020년 20%로 확대됐다. 특히, 고분자 중합용은 13%에서 20%로 확대돼 석유화학제품 제조용을 넘어섰다.
자동차 배기가스 정화용은 2008년 15%에서 2020년 12%로 하락했으나 2021년 13%로 1%포인트 상승했다.
일본은 석유정제용, 석유화학제품 제조용, 고분자 중합용 촉매 출하량이 전체의 80%를 차지하고 있다.
출하액은 자동차 배기가스 정화용이 차지하는 비율이 2008년 73%에 달했으나 2013년 60%로 하락한 후 2020년 71%, 2021년 73%를 회복했다.
석유정제용은 코로나19의 영향으로 정유공장 가동률이 하락한 2020년 이후 3%에 머무르고 있고, 석유화학제품 제조용은 고부가가치제품이 사용됨에 따라 자동차 배기가스 정화용에 이어 높은 비중을 나타내고 있다.
귀금속 가격 강세로 출하액 급증추세
촉매 출하액은 귀금속 가격 강세의 영향으로 출하량에 비해 크게 늘어난 것으로 파악된다.
주로 자동차 배기가스용으로 투입되는 삼원촉매는 백금, 로듐, 팔라듐 등 귀금속을 원료로 사용하고 있기 때문이다. 석유화학제품 제조용도 용도에 따라 팔라듐, 백금이 투입되고 있으나 출하액 기준으로는 자동차용이 압도적인 비중을 차지하고 있다. 
자동차 배기가스 정화용은 탄화수소(Hydrocarbon)를 흡착하기 위해 백금과 팔라듐을, 질소산화물(NOx)을 정화하기 위해 로듐을 투입하고 있다.
백금은 디젤(Diesel), 팔라듐은 휘발유자동차용이 주류를 이루고 있으나 팔라듐 가격이 강세를 지속함에 따라 백금으로 대체하는 움직임이 나타나고 있다.
세계적으로 촉매에 사용되는 귀금속은 백금 약 100톤, 팔라듐 약 250톤, 로듐 약 25톤으로 추정되고 있다.
귀금속 가격은 최근 몇 년간 상승세를 계속하다 2021년 후반부터 흐름이 변화했다.
세계적인 반도체 공급부족, 동남아시아 자동차부품 공장에서 발생한 코로나19 집단감염 등의 영향으로 자동차 감산이 확대됐기 때문이다. 2021년 8월에는 도요타자동차(Toyota Motor)가 글로벌 생산계획을 90만대에서 50만대로 대폭 축소한다고 발표하자 귀금속 선물가격이 급락했다. 
당시 뉴욕 시장에서 백금은 트로이온스당 971.20달러로 전일대비 25.20달러, 팔라듐은 2297.90달러로 125.40달러 하락했다.
백금은 유럽의 디젤자동차 배기가스 조작사건을 계기로 가격이 급락한 후 코로나19에 따른 경제침체에서 벗어나기 시작한 2020년 후반부터 상승세로 전환돼 2021년 2월 1294달러를 형성했으나 8월에는 7개월만에 다시 하락세를 전환됐고 12월에는 911달러까지 급락했다.
팔라듐은 2017년부터 급등세를 지속해 2021년 5월 일본 거래가격이 그램당 1만1561엔으로 상승했으나 12월 다시 6770엔으로 폭락했다.
로듐은 2020년 12월 초 런던 시장에서 트로이온스당 1만6000달러로 주요 금속 가운데 역사상 가장 높은 가격을 형성했으며 2021년에도 급등세를 지속해 3-5월 무려 3만달러에 육박했다. 9월에는 1만1000달러 수준으로 급락했으나 이후 1만4000달러 수준을 유지하다 2022년 초 1만7500달러를 회복했다.
귀금속은 투자대상으로 사회‧경제정세의 작은 변화에 민감하게 반응하며 자동차 생산, 환경규제, 금융완화 등 선진국 정책 변화 뿐만 아니라 촉매 기술 개발에도 영향을 받고 있다.
수소사회 관련 R&D 가속화
앞으로는 탈탄소 흐름에 따라 휘발유자동차 판매가 중단되고 전기자동차(EV) 및 FCV가 주류로 부상함으로써 배기가스 정화의 필요성이 사라져 귀금속 시장에 악영향을 미칠 것이라는 의견이 제기되고 있다.
그러나 FCV는 디젤자동차의 10배에 달하는 백금을 사용하는 것으로 알려져 상황에 따라서는 호재로 작용할 가능성이 제기되고 있다.
각국 정부가 목표로 하고 있는 수소사회에서도 귀금속 수요가 발생할 것으로 예상되고 있다. 수소를 생산할 때 귀금속을 사용한 촉매를 활용하기 때문이다.
휘발유자동차용 합성연료도 연구개발(R&D)이 진행되고 있어 배기가스 정화용 촉매 용도가 지속될 가능성이 높아지고 있다.
특히, 연료전지는 수소와 산소의 산화환원반응을 전기화학적으로 수행함으로써 화학에너지를 직접 전기에너지로 전환하는 방식이며, 양극과 음극 모두 백금을 탄소 운반체에 분산시켜 부착한 전극 촉매를 이용하는 것으로 파악되고 있다.
그러나 산화환원반응은 4전자 반응으로 속도가 느려 고속화를 위한 촉매 개발이 선결과제로 부상하고 있다.
목표를 달성하기 위해서는 2030년 촉매 활성을 10배, 2040년 40배로 향상시킬 것이 요구됨에 따라 나노와이어형 등 촉매 구조 변경 연구가 진행되고 있다.
또 연료에 개질가스인 수소를 사용하면 작동온도가 낮아 개질가스에 잔존하는 피독물질인 일산화탄소(CO)의 영향으로 촉매 활성이 저하되는 문제점이 나타나 촉매 표면을 피복하는 방법에 대한 R&D도 진행되고 있다.
연료전지는 발전 후 물만 배출해 청정하다는 이점이 있으나 배출된 물이 유닛 내부의 가스확산층에 쌓이면 산소 등의 통행에 영향을 미쳐 발전성능이 저하되는 문제점이 있는 것으로 파악된다.
일본은 다양한 연구과제에 대응하기 위해 대형 방사광시설 SPring-8 등을 활용하고 있다.
촉매 표면의 백금 결합상태, 흡착할 때의 전자구조 변화 등 화학반응이 진행되고 있는 비평형 상태를 계측할 수 있어 작동 중인 연료전지 셀 내부의 물방울 소재 및 분포 등을 분석해 차세대 배터리 개발에 적용한 사례도 있는 것으로 알려졌다. (J)
