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화학연구원, 화학원료 생성 촉매 수명 연장기술 개발

  • 송고 2017.05.22 12:00 | 수정 2017.05.22 11:02
  • 최수진 기자 (csj890@ebn.co.kr)

제올라이트 촉매 탄소 생성 억제, 기존 대비 3배 이상 활성 높게 유지

첨가물 가돌리늄 소량 첨가에도 효과, 산업 현장서 적용 가능할 듯

화학원료 생성 촉매 수명연장 기술 연구 결과가 수록된 켐켓켐 뒷표지. [사진=한국화학연구원]

화학원료 생성 촉매 수명연장 기술 연구 결과가 수록된 켐켓켐 뒷표지. [사진=한국화학연구원]

한국화학연구원이 탄소 생성을 억제해 제올라이트 촉매의 수명을 획기적으로 늘릴 수 있는 원천기술을 개발했다.

제올라이트 촉매는 석유·정유 산업에서 화학원료나 디젤, 가솔린을 생산하는데 주로 사용된다.

화학연구원은 탄소자원화연구소 C1가스전환연구그룹 곽근재 박사팀이 촉매 비활성화되는 주요 원인인 탄소 생성을 원천적으로 차단해 촉매의 수명을 효과적으로 증대시킬 수 있는 기술을 개발했다고 22일 발표했다.

이 연구결과는 촉매화학분야의 세계적 학술지 '켐켓켐' 5월 10일 표지논문에 게재됐다.

촉매는 오랜 기간 사용하면 탄소가 생성돼 촉매의 활성점이나 기공을 막아 촉매의 기능을 떨어뜨린다.

화학연구원 김성탁 박사와 곽근재 박사는 기초화학물질로부터 플라스틱 원료인 방향족 화합물을 생산하는 데 쓰이는 제올라이트 촉매에 가돌리늄(Gd)을 코팅하는 방법으로 탄소 생성을 억제했다.

그 결과 촉매의 수명이 기존 상용 촉매에 비해 일정 반응시간 이후 3배 이상 활성이 더 높게 유지되는 원천촉매기술을 개발한 것.

기존 제올라이트 촉매는 24시간 내로 초기촉매활성의 30% 이하로 떨어지는 단점이 있지만, 새로 개발된 촉매는 24시간 후에도 초기촉매활성의 80% 이상 유지가 가능하다.

김성탁 박사는 "희토류 금속인 가돌리늄을 제올라이트 표면에 코팅하게 되면 나노두께의 필름을 형성하고, 이 필름이 표면의 물리화학적 특성을 변화시켜 촉매 표면에 탄소생성을 저해하고 촉매의 수명이 연장되는 효과를 나타냈다"고 설명했다.

이 기술은 대부분의 제올라이트 계열 촉매에 적용할 수 있는 데다 가돌리늄 가격이 저렴한 편이고 제조 시 미량만 첨가돼도 촉매기능을 해 실제 산업현장에서 적용되는데 무리가 없을 것으로 화학연구원 측은 평가했다.

화학연구원 관계자는 "국내 석유·정유업계가 세계적으로 높은 수준의 기술력을 보유하고 있음에도 대부분의 촉매를 수입에 의존하고 있었다"며 "이번에 독자적으로 개발된 촉매 수명 증대기술로 국내 화학촉매의 상용화 단계에 한발짝 더 다가갈 수 있을 것"이라고 말했다.

이어 "현재 정부 주도로 연구개발 수행 중인 미활용탄소자원 활용기술, C1가스 전환기술 내 요소기술로 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 덧붙였다.


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