“저온에서 유해가스 저감 탁월한 촉매 개발…내수·내구성도↑”

경희대 김종식 교수팀, 인산유도체 기반 촉매군 개발

경희대 화학공학과 박소현 학생(왼쪽)과 김종식 교수.(경희대 제공)

(용인=뉴스1) 김평석 기자 = 경희대학교는 화학공학과 김종식 교수 연구팀이 공장, 발전소, 선박, 자동차에서 나오는 질소산화물(NOX) 기반 유해가스를 효과적으로 줄일 새로운 촉매를 개발했다고 19일 밝혔다.

연구는 우수성을 인정받아 국제학술지 ‘Journal of Materials Chemistry A(IF=10.7)’에 지난 18일 게재됐다.

공장과 자동차에서 나오는 질소산화물은 대기오염의 주요 원인이다. 문제 해결을 위해 질소산화물을 무해한 물과 질소로 바꾸는 SCR(선택적 촉매환원) 공정이 사용된다.

김종식 교수 연구팀은 SCR 공정의 난제를 해결하기 위해 기존의 황산 유도체로 미세 개질된 촉매군과는 확연히 구분되는 인산유도체 기반 촉매군을 개발하고 우월성을 증명했다.

김 교수팀은 배기가스 내의 인산유도체를 활용해 망간 바나데이트 촉매 표면 특성을 미세하게 개질해 촉매군을 개발했는데 가혹한 저온 SCR 구동 조건에서도 탁월한 성능과 내수성·내구성을 보였다.

김종식 교수 연구팀이 진행한 연구 모식도.(경희대 제공)

김종식 교수에 따르면 새로 개발된 촉매군은 상용촉매나 연구실에서 개발한 다른 촉매군 대비 220도에서 성능이 20% 이상 증가했다. 600도에서는 150시간 동안 수열처리 후에도 성능이 유지됐다. 또 1.5~2.5배 높은 내구성을 보여 실제 산업환경에서의 사용 가능성을 높였다.

공장에서 운영하는 가스공정 등은 150도~220도를 저온으로 보고 있다.

김 교수팀은 개발한 촉매군을 기반으로 대기, 수자원, 에너지 및 산업계의 환경오염 이슈 해결에 힘쓸 계획이다.

이번 연구는 한국연구재단의 4단계 BK21 사업과 한국과학기술연구원의 지원으로 진행됐다.

김종식 교수는 “기존 SCR 공정은 저온에서 질소산화물 저감 효율이 떨어져 효과적인 배기가스 처리가 어렵다”며 “저온에서 SCR을 효율적으로 구동시키는 새로운 촉매가 필요하다”고 연구를 하게 된 배경을 설명했다.

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