반도체 공정 온실가스 분해하는 고성능 촉매

작성일 08-21

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="V1GPatOJRA">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="3bbf9da13a7a3e537d1e74994c9bd66b9a315f054eb3ace7d47a1a16117d380e" dmcf-pid="ftHQNFIiMj" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="연구팀이 압출 공정을 통해 생산한 양산형 온실가스 분해 촉매의 모습. 요구에 따라 크기, 형태 등을 다양하게 생산할 수 있다. 한국에너지기술연구원 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/21/dongascience/20250821105944035zmdb.png" data-org-width="680" dmcf-mid="2JMltnKGRc" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/21/dongascience/20250821105944035zmdb.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            연구팀이 압출 공정을 통해 생산한 양산형 온실가스 분해 촉매의 모습. 요구에 따라 크기, 형태 등을 다양하게 생산할 수 있다. 한국에너지기술연구원 제공.
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="c26bceac977599b105edf49c77b8181e4981873c1e295b62edbec9271d870d72" dmcf-pid="4FXxj3CniN" dmcf-ptype="general">이산화탄소보다 훨씬 심각한 온실효과를 일으키는 가스를 분해하는 촉매가 개발됐다. 반도체, 디스플레이, 폐냉매 등 화학산업 전반에 적용 가능한 촉매다. </p>
          <p contents-hash="af5c11a1112bac13c6a5b22c79616d9073d9866929682a442ff962e57b7d6dee" dmcf-pid="83ZMA0hLia" dmcf-ptype="general">한국에너지기술연구원(에너지연)은 이신근 CCS연구단 책임연구원 연구팀이 반도체·디스플레이 생산 공정에서 발생하는 온실가스를 낮은 온도에서 안정적으로 분해할 수 있는 새로운 촉매를 개발했다고 21일 밝혔다. </p>
          <p contents-hash="aacb9a5bb3a3c1e618f2fabe4e8a90dfd24d0dd4bf970395f543b6d365e26601" dmcf-pid="605Rcplong" dmcf-ptype="general">반도체와 디스플레이 산업이 지속 성장하고 있는 가운데 생산 공정에서 발생하는 사불화탄소, 헥사플루오로에탄 등 온실가스가 문제가 되고 있다. 이 온실가스들은 이산화탄소 대비 5000배 이상 높은 온실효과를 일으킨다. </p>
          <p contents-hash="a8398d8853931e955c88ae81de33ff408091a9856bd332740c2256513c44ea8d" dmcf-pid="PVBAlf1mMo" dmcf-ptype="general">산업계는 연소, 플라즈마 등의 방식으로 온실가스를 제거하는 기술을 적용하고 있지만 연소방식은 이산화탄소가 발생하고 플라즈마 방식은 대량의 전기가 필요해 대용량 처리가 어렵다는 한계가 있다.</p>
          <p contents-hash="9e2b62febe588f738b1047dba114cdc86ca1ab84cab65e9912d7de43dbc91b87" dmcf-pid="QfbcS4tseL" dmcf-ptype="general">미국과 일본에서 1990년대부터 이산화탄소를 배출하지 않으면서 대용량 분해 처리가 가능한 촉매 분해 방식이 연구 중이다. 현재까지 개발된 분해 촉매는 750도 이상의 고온 조건에서 작동해 많은 에너지가 필요하다. 수명은 1000시간 이내로 짧아 경제성, 내구성 극복을 위한 신기술이 필요한 상황이다.</p>
          <p contents-hash="878da8b6835968b7cb378664e6ed5249f2acd511ab694980d21a61e82ac5437c" dmcf-pid="x4Kkv8FOen" dmcf-ptype="general">연구팀은 기존 촉매보다 낮은 온도에서 4000시간 연속 운전을 해도 성능이 유지되는 촉매를 개발하는 데 성공했다.</p>
          <p contents-hash="46d4f99a39632978046a3be4c8539238ea8c4979755f8e59c2feb105993e4071" dmcf-pid="yhm7Plg2Li" dmcf-ptype="general">사불화탄소와 같은 불화가스는 물과 작용하는 가수분해반응을 통해 분해된다. 불화가스가 낮은 온도에서도 물과 빠르게 많이 반응하려면 촉매 내에 불화가스가 들어올 수 있는 공간인 '루이스산점'이 많아져야 한다. 루이스산점이 늘어나려면 촉매 내의 아연 함량을 최적으로 맞추는 기술이 필요하다.</p>
          <p contents-hash="95999429682fe3306c82c9b790964a9b0c83be6b7a92806fbb5f531db63644e8" dmcf-pid="WlszQSaVeJ" dmcf-ptype="general">연구팀은 촉매 내에 포함된 아연, 알루미나, 인 등의 함량을 최적의 양으로 조정해 루이스산점을 최대화했다. 연구팀이 개발한 촉매는 기존 촉매의 작동 온도보다 낮은 700도에서 5000ppm(백만분율) 이상의 고농도 사불화탄소를 98% 이상 안정적으로 분해했다. 4000시간 연속운전에도 촉매 성능이 저하되지 않아 장기 내구성이 확보됐다. 작동 온도가 낮아지면서 에너지 효율은 기존 대비 10% 이상 상승했다.</p>
          <p contents-hash="de86ab28f2f9adca499b98af3c17a76e559ccd3033851e61863513ccc6c75cef" dmcf-pid="YSOqxvNfed" dmcf-ptype="general">반도체 공정에서 발생하는 육플루오르화황, 삼플루오르화질소를 동시에 분해할 수 있고 펜타플루오르에탄과 같은 냉매 가스도 분해할 수 있어 연구팀이 개발한 촉매는 활용처가 넓다는 점도 확인됐다.</p>
          <p contents-hash="862abe4289b808fd9b06e136248fcf8a46ba2abbf56cd2b924405debbb7863cd" dmcf-pid="GvIBMTj4ie" dmcf-ptype="general">연구팀은 개발한 촉매를 대량 생산할 수 있는 방안을 마련했다. 촉매 생산에 압출 공정을 적용해 활용처에 따라 촉매의 형태와 크기를 다양하게 조절할 수 있게 했다. 반응 면적이 크고 경량화에 유리한 허니컴(벌집구조) 형태로도 생산할 수 있어 상용화 가능성이 높다. </p>
          <p contents-hash="c870442cce9d803de84f5271bc8a327b315697e00c0397beb7cbee8078353f63" dmcf-pid="HTCbRyA8dR" dmcf-ptype="general">이신근 책임연구원은 “개발한 촉매는 반도체와 디스플레이 공정에서 배출되는 다양한 불소계화합물을 비롯해 폐냉매 처리까지 가능한 다재다능한 촉매”라며 “반도체, 디스플레이뿐 아니라 폐차장, 폐가전 등에도 적용할 수 있어 국가 온실가스 저감 목표에 이바지할 수 있는 기술”이라고 말했다.</p>
          <p contents-hash="745ec117b826f571fd3e7e5073e9ea207d90d07dc3d97ea7a71d8a996b59019a" dmcf-pid="XyhKeWc6dM" dmcf-ptype="general">[문세영 기자 moon09@donga.com]</p>
         </section> 
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