에너지 절약형 ‘질소산화물 제거’ 원천 기술 개발

기후변화 2021-02-10 (수) 21:33 조회 : 774 추천 : 6

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에너지 절약형 ‘질소산화물 제거’ 원천 기술 개발
이정호 기자 [email protected]

미세먼지의 원인인 질소산화물을 에너지를 아끼면서도 효과적으로 제거할 수 있는 원천기술이 개발됐다.

서울대 화학생물공학부 김도희 교수팀은 포항산업과학연구원 미세먼지연구센터와 함께 에너지가 덜 필요한 저온에서도 질소산화물을 안정적으로 제거할 수 있는 촉매시스템을 개발했다고 10일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인 최신호에 게재됐다.

발전소와 소각로, 제철소 등 연소시설에서 발생하는 질소와 산소는 서로 반응해 질소산화물을 생성한다. 질소산화물은 광화학 스모그와 산성비, 특히 미세먼지의 원인이다.

현재 산업계 연소시설에서는 암모니아를 이용해 질소산화물을 인체에 무해한 질소로 바꾸는 기술을 쓰고 있다. 이런 화학 반응을 촉진하는 물질로 티타늄 산화물에 소량의 바나듐 산화물을 담은 금속 산화물 촉매가 주로 쓰인다. 바나듐 촉매는 주로 300~400도의 높은 온도에서 작동한다.

하지만 최근 산업계에선 온도를 높일 때 들어가는 에너지를 절약하기 위해 250도 미만의 낮은 온도에서 운용할 수 있는 촉매의 필요성이 제기되고 있다. 문제는 이만큼의 낮은 온도에서는 연소가스에 포함된 이산화황이 점성이 높은 중황산암모늄으로 바뀌면서 촉매 표면에 달라붙어 쌓이기 때문에 질소산화물 저감 능력이 떨어진다는 점이다.

연구진은 작은 구멍이 수많이 뚫려 흡착제나 촉매로 쓰이는 물질인 ‘제올라이트’로 문제를 해결했다. 제올라이트가 바나듐 촉매와 물리적으로 혼합되면 중황산암모늄을 흡수해 촉매 활성이 떨어지는 일을 억제할 수 있다는 사실을 발견한 것이다.

연구진은 이러한 관찰을 바탕으로 220도의 비교적 낮은 온도에서 작동하는 촉매 기술을 개발했다고 밝혔다. 새 촉매는 포스코 광양제철소에서 운용 중이다.

김도희 교수는 “간단하고 저렴한 방법으로 촉매의 성능 저하를 해결했다”며 “대학에서 개발한 촉매를 산업계에 기술 이전해 상용화한 의미있는 산학협력 사례”라고 말했다.

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