제올라이트 내구성·활성 제고기술 개발 … 희성·오덱 경쟁
화학저널 2014.10.20
국내 자동차 촉매 시장은 희성촉매와 오덱이 양분하고 있는 가운데 건설·농기계로 확대된데 이어 선박의 환경규제 강화로 수요 신장이 기대되고 있다.
선박용 촉매는 2016년부터 NOx(질소산화물) 규제가 강화됨에 따라 관련기업들이 Urea-SCR(Selective Catalyst Reduction) 촉매 기술 도입을 검토하고 있다. 자동차 촉매는 적용시장이 확대됨에 따라 경쟁이 과열될 것으로 예상된다. 국내시장은 희성촉매가 60% 가까이 점유하고 있는 가운데 오덱이 2015년 기술연구소 준공을 통해 경쟁력을 확보한 후 점유율 확대에 본격적으로 나설 방침이어서 주목되고 있다. 오덱은 국내 자동차 촉매 시장점유율 2위로 30% 이상을 점유하고 있으며, 자동차 배기가스 촉매 세계 1위인 벨기에 유미코아(Umicore)과 합작으로 송도에 촉매기술연구소 및 R&D센터를 건립해 시장점유율 확대를 적극화하고 있다. 자동차 촉매는 가솔린자동차와 디젤자동차에 적용되는 촉매로 구분되고 있다. 가솔린자동차에는 삼원촉매(Three Way Catalyst), 디젤자동차에는 디젤산화촉매(DOC: Diesel Oxidation Catalyst)와 DPF(Diesel Particulate Filter)가 기본적으로 장착돼 있으나 기본장치 외에 차종과 규제에 따라 다른 촉매가 적용되고 있으며, 규제가 높으면 LNT(Lean Nox Trap)를 채용하고 있다. 가솔린자동차용 삼원촉매는 사용하는 귀금속 조합에 따라 Pd-only, Pd/Rh, Pt/Pd/Rh 타입으로 분류되고, 환경규제가 강화됨에 최소량의 귀금속을 사용해 고성능을 발휘할 수 있도록 하는 기술개발이 진행되고 있다. 촉매에 사용되는 귀금속 양은 국가별 환경규제 강화에 따라 매년 감소하는 추세로 2005년 100%을 기준으로 현재는 20% 이하까지 줄어든 상태이다. 핵심촉매인 삼원촉매 기술개발은 탄화수소 배출량을 저감하기 위한 방안으로 촉매층의 온도가 낮을 때는 탄화수소를 흡착했다가 촉매가 활성화되면 탈착시켜 산화시키는 HC-trap이 포함된 개발과 가솔린 직접분사 엔진으로부터 배출되는 미세 매연 저감을 목적의 필터 개발을 중심으로 진행되고 있다. 디젤엔진에서 배출되는 배기가스 저감에도 다양한 촉매기술이 적용되고 있다. 탄화수소, 일산화탄소(CO) 저감을 위한 DOC, 매연 저감을 위한 DPF, 질소산화물 저감을 위한 DeNOx 촉매를 개발하고 있으며, 대표적인 DeNOx 촉매기술로는 LNT, Urea-SCR, HC-SCR 등이 있다. 디젤 배기가스 정화용 촉매 기술에서 가장 기본은 DOC로 DOC 단독, DOC와 DPF 결합, DOC, DPF, DeNOx 결합 형태로 사용되고 있으며, 적용 목적에 따라 차별화되고 있다. 특히, 최근 규제가 강하게 요구되는 차종에는 LNT 촉매기술이 적용되고 있다. LNT 촉매기술은 신규 NOx 저장물질 적용과 귀금속과 NSC 사이의 상호작용을 최적화하는 방향으로 기술개발이 진행되고 있으며, 성과를 내면서 NOx 흡착력이 대폭 높아졌다. Urea-SCR 촉매는 디젤엔진에서 배출되는 NOx 저감을 위한 효율이 가장 높은 촉매기술로 고정원에서 사용되는 SCR 촉매는 섭씨 400도 수준의 내열성 온도와 300도 이상에서의 NOx 정화율을 높이는 역할을 한다. 자동차 촉매는 높은 내열성과 섭씨 200-450도의 넓은 작동 온도를 필요로 하기 때문에 제올라이트를 기반으로 한 촉매가 주목받았으나 내구성과 활성에서 신뢰를 갖지 못해 기술개발이 집중되고 있다. Fe-Zeolite와 다른 형태의 Cu-Zeolite를 적용하거나 SCR 촉매의 위층에 별도의 산소저장물질을 코팅하는 기술로 저온활성, 내구성을 크게 향상시킨 것으로 평가받고 있다. 촉매 시장에서 가장 큰 부분을 차지하는 제올라이트는 DOC에서 HC-trap 기능을 제한적으로 사용해 왔으나 배기가스 규제가 강화하고 CO2, CH4, N2O 등 새로운 항목이 추가되면서 적용범위가 확대되고 있다. <이민지 기자> <화학저널 2014년 10월 20일> |
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[첨가제] BASF, 아시아 자동차촉매 사업 강화 | 2011-06-28 |
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