화학연, 탄소 생성 막는 촉매 원천기술 개발

곽근재 박사 연구팀, 탄소 생성 차단 기술 만들어

석유ㆍ정유 산업에서 화학원료, 디젤, 가솔린을 생산하는 데 사용되는 제올라이트 촉매 수명을 늘릴 수 있는 원천기술이 개발됐다.

한국화학연구원은 탄소자원화연구소 C1가스전환연구그룹 곽근재 박사팀이 촉매 비활성화의 주요 원인인 탄소 생성을 원천적으로 차단해 촉매의 수명을 효과적으로 높일 수 있는 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.

화학공정에선 반응 속도를 높이고자 촉매를 사용한다.

그러나 오랜기간 사용하면 탄소가 생성돼 촉매 활성점이나 기공을 막아 촉매의 기능을 떨어뜨린다.

연구팀은 기초화학물질(메탄올, 탄화수소 등)로 플라스틱 원료인 방향족 화합물을 생산하는 데 쓰이는 제올라이트 촉매에 가돌리늄 (Gd)를 코팅하는 방법으로 탄소 생성을 막았다.

이 기술은 촉매의 수명이 기존보다 일정 반응시간 이후 3배 이상 활성이 더 높은 것으로 확인됐다.

기존 제올라이트 촉매는 24시간 내로 초기촉매활성 30％ 이하로 떨어지지만, 개발된 촉매는 하루 뒤에도 초기촉매활성의 80％ 이상 유지시킬 수 있다.

김성탁 박사는 “희토류 금속인 가돌리늄을 제올라이트 표면에 코팅하게 되면 나노두께의 필름을 형성한다”며 “이 필름이 표면의 물리화학적 특성을 변화시켜 촉매 표면에 탄소생성을 저해하고 촉매의 수명이 연장되는 효과를 보인다”고 말했다.

이 기술은 향후 모든 제올라이트 계열 촉매에 적용할 수 있을 전망이다.

연구결과는 지난 10일 ‘켐켓켐(ChemCatChem)’에 게재됐다. 최소망기자somangchoi@