국립경국대 이덕현 교수팀, 실리카 결합재 적용 판형 저온 탈질 촉매 개발

'수증기 악조건' 뚫은 저온 탈질 촉매…산업 현장 적용 길 열렸다
배기가스 저온·습기 환경서 질소산화물 제거 효율 95% 이상 유지
ACS Omega 표지논문 선정…실제 설비 상용화 가능성 크게 높여

국립경국대 전기·신소재공학부 이덕현 교수. 국립경국대 제공

국립경국대학교 연구팀이 배기가스 온도가 낮고 습기가 많은 산업 현장에서도 질소산화물(NOx)을 원활히 줄이는 판형 저온 탈질 촉매 기술 개발에 성공했다. 기존 촉매의 단점이던 코팅 벗겨짐과 저온 성능 저하를 동시에 해결해 상용화 가능성을 높였다.

국립경국대 전기·신소재공학부 이덕현 교수팀은 22일 수증기 조건에서도 고효율을 내는 판형 저온 선택적 촉매 환원(SCR) 기술을 개발했다고 밝혔다.

미 로체스터공과대 권기범 교수, 한국생산기술연구원 송신애 박사가 함께한 이번 연구는 국제학술지 'ACS Omega' 지난 20일 자 표지논문에 실렸다.

기존 바나듐 촉매는 300~400도(℃) 고온에서만 작동해 온도가 낮은 설비에선 효과가 적었다. 연구팀은 실리카(SiO2)를 결합재로 써서 판형 성형 시 촉매가 떨어져 나가는 문제를 해결했다.

연구팀은 유리섬유 판에 실리카 10%와 바나듐 산화물 4%를 입혔다. 180도(℃) 저온 평가 결과 수증기가 없을 땐 98.7%, 수증기가 10% 섞인 환경에서도 95.2%의 높은 제거 효율을 보였다. 실리카가 없는 촉매(67.5%, 58.8%)보다 대폭 개선된 수치다.

내구성도 입증됐다. 이산화황과 수증기가 섞인 200도(℃) 환경에서 80시간 동안 시험한 결과, 실리카 촉매는 98% 효율을 유지했다. 전자현미경 관찰에서도 입자 이탈 없이 초기 표면을 유지해 성능 저하 원인이 화학 변질이 아닌 물리적 코팅 탈락임을 확인했다.

이덕현 국립경국대 교수는 "실리카 결합재로 습한 배기가스도 견디는 판형 촉매를 만들었다"며 "저온 배기가스가 나오는 다양한 산업 현장에 적용하도록 후속 연구를 이어가겠다"고 밝혔다.