미세먼지를 효율적으로 감축할 수 있는 촉매를 국내 연구진이 개발했다.

울산과학기술원(UNIST)은 신소재공학과 조승호 교수팀이 한국생산기술연구원 김홍대 박사팀, 한국에너지기술연구원 김광영 박사와 공동으로 미세먼지 전구물질(화학 반응에 참여하는 물질) 3종을 동시에 제거할 수 있는 금속산화물 촉매를 만들었다고 27일 밝혔다.

산업 현장에서 주로 배출되는 질소산화물, 일산화탄소, 암모니아 등 3종은 대기 중 화학 반응으로 미세먼지를 생성하는 주요 전구물질이다. 세계적으로 방출량이 많고 유독성이 큰 질소산화물의 경우 무해한 질소로 바꾸려면 암모니아를 넣어 촉매로 화학 반응을 시켜야 한다. 반응을 못한 잔류 암모니아는 또 다른 촉매를 넣어 폐가스 속 일산화탄소와 반응시켜 제거한다. 그러나 이 같은 방식은 두 가지 촉매가 필요해 경제성이 떨어지고, 설비 공간도 많이 차지하는 단점이 있었다.

연구팀이 개발한 금속산화물 촉매는 두 가지 촉매의 기능을 수행해 3종의 전구물질을 동시에 제거할 수 있다.

제거 성능을 나타내는 전환율은 질소산화물이 93.4%, 일산화탄소가 100%, 암모니아가 91.6%를 각각 기록했다. 질소 선택도는 95.6%로 나타났는데, 질소 선택도가 높다는 것은 아산화질소 등 유해한 반응 부산물이 발생하지 않았다는 의미라고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 이 촉매가 최고의 성능을 낼 수 있는 가스 배합 비율과 저감 반응 메커니즘도 알아냈다. 또 상업화를 위한 성능도 검증했다. 대량 생산한 가루 촉매를 실제 공장의 고유속 환경을 버틸 수 있는 덩어리 형태(성형체)로 만든 뒤 성능 테스트를 했는데, 이때도 높은 전환율을 보였다.

조승호 교수는 "개발된 촉매는 상대적으로 저온인 225도에서도 쓸 수 있고, 성형체로 제작된 상태에서도 뛰어난 성능을 보여 상용화가 기대된다"고 말했다.

연구 결과는 나노과학 분야 국제 학술지인 'ACS 나노'(ACS Nano) 표지 논문으로 선정돼 지난달 21일 발간됐다.