화학공학과 김종식 교수 연구팀이 공장, 발전소, 선박, 자동차 등에서 나오는 질소산화물(NO_x) 기반 유해 가스를 효과적으로 줄일 새로운 촉매를 개발했다. 사진 왼쪽부터 화학공학과 박소현 학생 및 김종식 교수

화학공학과 김종식 교수 연구팀
상용 촉매 대비 성능과 내수성, 내구성 높은 신촉매 개발

화학공학과 김종식 교수 연구팀이 공장, 발전소, 선박, 자동차 등에서 나오는 질소산화물(NO_x) 기반 유해 가스를 효과적으로 줄일 새로운 촉매를 개발했다. 이번 연구로 대기 오염을 줄이는 데 큰 도움이 될 전망이다. 연구는 그 우수성을 인정받아 국제학술지 ＜Journal of Materials Chemistry A(IF=10.7)＞에 9월 18일(수) 게재됐다.

상용 촉매 대비 20% 이상 개선된 성능 보여
공장과 자동차에서 나오는 질소산화물은 대기 오염의 주요 원인이다. 이러한 유해 가스는 산성비와 미세먼지를 유발하고 오존층을 파괴한다. 문제 해결을 위해 질소산화물을 무해한 물과 질소로 바꾸는 SCR(선택적 촉매 환원) 공정이 사용된다. 김종식 교수는 “SCR 공정은 저온에서 질소산화물 저감 효율이 떨어져 효과적인 배기가스 처리가 어렵다. 따라서 저온에서 SCR을 효율적으로 구동시키는 새로운 촉매가 필요하다”며 연구의 중요성을 설명했다.

김종식 교수팀은 배기가스 내의 인산 유도체를 활용해 망간 바나데이트 촉매표면 특성을 미세 개질해 가혹한 저온 SCR 구동 조건에서도 탁월한 성능, 내수성 및 내구성을 보이는 새로운 촉매군을 개발했다. 김종식 교수는 “새로 개발된 촉매군은 상용촉매, 연구실에서 개발한 다른 촉매군과 비교해 220℃에서 성능이 20% 이상 증가했고, 600℃에서 150시간 동안 수열처리 후에도 성능이 유지됐다. 또한 내구성도 1.5~2.5배 높아, 실제 산업 환경에서의 사용 가능성을 높였다”고 강조했다.

김종식 교수 연구팀은 SCR 공정의 난제를 해결하기 위해 촉매군 개발에 매진했다. 그 결과 기존의 황산 유도체로 미세 개질된 촉매군과는 확연히 구분되는 인산 유도체 기반 촉매군의 우월성을 증명했다. 김종식 교수 연구팀은 배기가스, 오염수 처리에 탁월한 환경촉매군을 개발했고, 이를 기반으로 향후 대기, 수자원, 에너지 및 산업계의 환경오염 이슈 해결에 힘쓸 계획이다. 이번 연구는 한국연구재단의 4단계 BK21 사업과 한국과학기술연구원의 지원으로 진행됐다.

김종식 교수 연구팀이 진행한 연구 모식도.

글 김율립 yulrip@khu.ac.kr
사진 정병성 pr@khu.ac.kr

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