UNIST·생기연, 질소산화물 제거 촉매 개발

촉매 작동 온도 범위 대폭 넓혀
공장 굴뚝부터 선박까지 안정적 적용

산업 현장에서 쓸 수 있는 덩어리 형태로 만든 촉매와 그 단면 구조

공장, 자동차·선박 등에서 나오는 대기오염물질 질소산화물(NOx)을 지속적으로 폭넓게 제거할 수 있는 새 촉매가 나왔다.

울산과학기술원(UNIST)은 조승호 신소재공학과 교수팀과 김홍대 한국생산기술연구원 울산기술실용화본부 연구팀이 공동으로 240~400 ℃의 넓은 온도 범위에서 질소산화물을 제거할 수 있는 탈질 촉매를 개발했다고 17일 밝혔다.

질소산화물은 연료를 태우는 곳이면 어디서든 나온다. 미세먼지, 오존 오염, 산성비의 주 원인이다.

태우는 연료 종류, 설비 및 장비 운전 조건에 따라 배출되는 온도도 제각각이어서 선택적 촉매 환원(SCR) 방식으로 질소산화물을 무해 질소로 바꿔왔다.

하지만 이때 사용하는 바나듐-텅스텐 촉매는 주로 350 ℃에서만 고효율을 내는 탓에 온도 변화가 심한 실제 현장에서는 질소산화물 제거에 어려움이 많았다.

공동 연구팀이 개발한 촉매는 240 ℃에서 질소산화물 제거 효율 93.6%를 나타냈고, 고온 영역에서도 97% 이상의 무해 질소 전환 효율을 안정적으로 유지했다. 온실가스인 아산화질소(N₂O) 등 부반응 부산물 생성도 거의 없었고, 촉매 수명도 개선됐다.

상용 SCR 촉매는 240 ℃에서 제거 효율이 62.4% 수준이다.

연구팀은 가루 촉매를 실제 산업 현장에서 쓰는 덩어리 형태로 뭉쳐 상용화 성능도 검증했다. 촉매는 가루 상태일 때 반응성이 가장 뛰어나지만, 실제 공장 등에서는 분진과 압력 손실 등의 문제로 가루형 촉매를 사용할 수 없다.

조승호 교수는 “촉매 작동 온도 범위가 넓어 다양한 환경 조건에서 나오는 질소산화물을 안정적으로 제거 및 전환할 수 있다는 것이 가장 큰 장점”이라며 “독성을 유발하고 값이 비싼 바나듐 함량도 줄여 산업 환경의 안전성과 경제성을 동시에 높일 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

울산=임동식기자 dslim@etnews.com