미세먼지 물질 친환경 처리 효율 높인 촉매 개발

미세먼지 생성 주요 원인 물질인 질소산화물(NOX)을 환경친화적으로 처리할 수 있는 촉매가 개발됐다.

한국과학기술연구원은 하헌필, 김종식 물질구조제어연구센터 박사팀이 기존 상용촉매의 단점을 극복한 촉매를 개발했다고 5일 밝혔다.

개발된 탈질촉매는 대기 중에 독성 방출을 억제하고, 300°C 이하의 상대적 저온 영역에서도 높은 효율을 유지한다. 이 촉매는 높은 안정성을 보이며, 저가로 제조 가능해 대량 생산이 가능하다.

일반적으로 디젤 발전소, 자동차 등에 적용되는 상용 촉매의 경우, 질소산화물을 물로 바꾸는데 아주 높은 전환율을 나타낸다. 하지만 이 경우 사용온도 300°C 이상의 고온 환경을 만들어야 하는 등 막대한 비용이 든다.

또 촉매가 고온에 노출될 때, 독성의 촉매성분이 증발돼 대기 중에 방출되는 문제점이 있다. 이 때문에 일본을 비롯한 여러 국가에서는 고온에서 독성을 지닌 바나듐 등을 포함한 촉매의 사용을 제한하고 있다.

KIST 박사팀이 개발한 촉매는 기존에 보고되지 않은 ‘구리바나듐 복합산화물’(Cu3V2O8)을 주 촉매성분으로 사용한다.

연구팀은 촉매구조 개량을 통해 독성의 촉매성분 증발을 억제했다. 개발된 촉매는 자동차·선박 기준 상대적으로 저온인 230°C 에서도 상용 촉매 대비 10~15% 향상된 질소산화물 전환율을 보였다. 배연가스에 포함되어 있는 이산화황이 존재하는 상황에서 촉매의 내구성이 기존 촉매보다 약 4배 향상됐다.