“공장 굴뚝부터 선박까지” 골칫거리 질소산화물…신개념 ‘촉매’로 완벽 제거

작성일 07-17

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- UNIST·생기원, 작동 온도 범위 대폭 넓힌 질소산화물 저감 촉매 개발</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="5pboT0xp5W">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="2bd0caa1e344c8e87fee9a19ca0436931a51201d867acb6f5e479a7a54301553" dmcf-pid="1UKgypMUYy" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="실제 산업 현장에서 쓸 수 있는 덩어리 형태로 만들어진 촉매와 단면 구조.[UNIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/17/ned/20250717122845843jzxa.png" data-org-width="1280" dmcf-mid="yX9aWURut1" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/17/ned/20250717122845843jzxa.png" width="658"></p>
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            실제 산업 현장에서 쓸 수 있는 덩어리 형태로 만들어진 촉매와 단면 구조.[UNIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="5e4b7810ac6fcf4e3a0ea212cdb8c501154139fc5fb76f2c50b4260cdc58d90b" dmcf-pid="tu9aWURu5T" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 질소산화물은 공장 굴뚝, 자동차, 선박 등 연료를 태우는 곳이면 어디서든 나오는 대기오염물질이다. 태우는 연료 종류, 장비 운전 조건에 따라 배출되는 질소산화물의 온도가 제각각인데, 이러한 변화에도 꾸준히 질소산화물을 제거할 수 있는 새로운 촉매가 나왔다.</p>
          <p contents-hash="d1b7c1c040f454c95db8ad6026f4432e4f898b97cb0807ddcdae3ae67ce2e2d8" dmcf-pid="FqfAHzJqXv" dmcf-ptype="general">울산과학기술원(UNIST) 신소재공학과 조승호 교수팀은 한국생산기술연구원 울산기술실용화본부 김홍대 박사팀과 함께 240~400 ℃의 넓은 온도 범위에서 질소산화물(NOx)을 제거할 수 있는 탈질 촉매를 개발했다고 17일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="de01f5128c0b631261b915f8fb26e959eee86c5deeaaf0efe15a967d14ba7211" dmcf-pid="3B4cXqiBGS" dmcf-ptype="general">대기 중에 배출된 질소산화물은 미세먼지, 오존 오염, 산성비의 원인이 된다. 선택적 촉매 환원(SCR) 방식을 통해 질소산화물을 무해한 질소로 바꾸고 있지만, 상용 바나듐-텅스텐 촉매가 주로 350 ℃에서만 고효율을 내는 탓에 온도 변화가 심한 실제 현장에서는 성능이 급격히 떨어진다는 한계가 있었다.</p>
          <p contents-hash="7fbe4ec416069cbea725fd6b92b95318dbe4a4c7b4814b746fc246ba9325d9a1" dmcf-pid="0b8kZBnb5l" dmcf-ptype="general">반면 연구팀이 개발한 촉매는 240 ℃에서 질소산화물 제거 효율이 93.6%에 달하고, 고온 영역에서도 97% 이상의 전환 효율을 안정적으로 유지한다. 상용 SCR 촉매는 240 ℃에서 효율이 62.4% 수준에 그친다. 또 질소산화물의 97% 이상이 질소(N₂)로 전환됐으며, 온실가스인 아산화질소(N₂O) 등 부반응 부산물 생성도 거의 없었다. 촉매 수명도 개선됐다.</p>
          <p contents-hash="ad687c259d78e26702dfe4e17904f9b5faa69d795f74dd2591469cc91973ed8e" dmcf-pid="pK6E5bLKXh" dmcf-ptype="general">촉매의 고성능 원인은 상용 촉매에 소량 첨가한 육방정형 질화붕소(h-BN) 덕분이다. 육방정형 질화붕소(h-BN)는 촉매에 포함된 바나듐 금속 이온을 활성 상태로 유지시키고, 촉매 표면에 황산염이나 수분과 같은 이물질이 들러붙지 않게 보호하는 역할을 한다. 이물질이 표면에 달라붙으면 촉매 수명이 줄어든다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="3cb4395e6501c42276300294fe0296de9b21b6d99d1855cdb16f2061ec3584c8" dmcf-pid="U9PD1Ko9YC" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이번 연구를 수행한 조승호(왼쪽) 교수와 이명진 박사.[UNIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/17/ned/20250717122846163qlwr.png" data-org-width="1280" dmcf-mid="YB16DyBWYZ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/17/ned/20250717122846163qlwr.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            이번 연구를 수행한 조승호(왼쪽) 교수와 이명진 박사.[UNIST 제공]
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          <p contents-hash="ac37e8c47f2a9c9aea5689fa26010436ec597d50af9a271b5d52b4119886540f" dmcf-pid="u2Qwt9g2ZI" dmcf-ptype="general">연구팀은 가루 촉매를 실제 산업 현장에서 쓰는 덩어리 형태로 뭉쳐 상용화를 위한 성능도 검증했다. 촉매는 가루 상태일 때 반응성이 가장 뛰어나지만, 실제 공장 등에서는 분진과 압력 손실 등의 문제로 가루형 촉매를 사용할 수 없다. 벌집 구조(monolith)로 뭉쳐진 이 촉매는 빠르게 가스가 흐르는 20 L/min 조건에서 초당 수십 마이크로그램의 NO를 안정적으로 처리하는 성능을 보였다.</p>
          <p contents-hash="3cc7d6d0354207653f3e478d737aa9f376cd58af217280ca44df5abdf19c91ba" dmcf-pid="7VxrF2aVtO" dmcf-ptype="general">조승호 교수는 “이 촉매는 작동 온도 범위가 넓어, 공장·자동차·선박 등 다양한 배출원에서 나오는 대기오염물질인 질소산화물을 안정적으로 제거할 수 있다”며 “촉매의 독성을 유발하고 값이 비싼 바나듐 함량도 줄여 산업 환경의 안전성과 경제성을 동시에 높일 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.</p>
          <p contents-hash="26236d5ced2eb6036f45dc3a4a26da1858f919be82ec467652af6625f1ab5a66" dmcf-pid="zfMm3VNfZs" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 환경공학 분야 국제학술지 ‘응용 촉매 B: 환경과 에너지’에 6월 12일 게재됐다.</p>
         </section> 
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