다아라 매거진 _ 2017.02

기술뉴스

[Technical News]구리 촉매 기술로 폐자원의 에너지화 성공

한국연구재단, 버려진 자원에서 수소 생산 기술 개발

구리를 이용한 촉매기술로 폐자원에서 수소를 생산해내는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국연구재단은 정대운 교수(창원대) 연구팀이 종이, 비닐, 플라스틱 등 버려지는 자원에서 수소를 생산할 수 있는 친환경 구리 촉매 제조 기술을 개발했다고 밝혔다.

연구팀은 고품질화연료전환 공정에 높은 전환 효율을 보이는 구리와 세륨, 알루미늄이 주성분인 촉매에 주목했다.

구리는 활성은 높으나 고온에서 스스로 뭉치는 특성이 있어 빠르게 비활성화 되는 문제점을 가지고 있다.

연구팀은 구리-알루미늄 제조 후에 세륨이 구리 표면을 덮도록 설계함으로써 스스로 뭉치는 구리의 특성을 억제시켜 단점을 보완했다.

그 결과, 기존 촉매보다 활성과 처리용량이 높아 효율적이다. 촉매 활성을 나타내기 위한 과정의 전처리 조건이 단순하다. 발암물질인 크롬을 사용하지 않아 친환경적이다.

정대운 교수는 “이 연구성과는 버려지는 폐자원으로부터 청정에너지인 수소를 경제적으로 생산하는데 필요한 친환경 구리 촉매 제조 기술을 개발한 것이다. 구리의 단점을 극복할 수 있는 촉매 제조 기술의 개발은 폐자원 에너지화를 위한 수소, 메탄올, 디메틸에테르(DME) 등과 같은 고품질연료전환 공정의 경제성을 확보할 수 있을 것으로 기대된다” 라고 연구의 의의를 설명했다.

정 교수는 “이 연구에서는 고온에서 높은 활성과 안정성을 가지는 구리 계열 촉매를 합성해 이를 통해 폐자원으로부터 생산된 합성가스를 고순도 수소로 제조하는데 높은 효율과 내구성을 보여줬다”고 말했다.

개발된 촉매 제조 기술을 사용해 구리가 가진 단점을 효과적으로 극복할 수 있었으며, 폐기물 유래 합성가스로부터 수소, 메탄올, 디메틸에테르(Dimethyl ether) 등과 같은 고품질연료전환공정에서 경제성을 확보하기 위한 촉매의 제조 공정에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

아울러 폐자원으로부터 청정에너지인 수소를 제조할 수 있는 친환경 촉매 제조 원천기술을 개발해 수소경제 사회로의 조기진입에 이바지할 것으로 보인다.

이 외에도, 연구팀이 개발한 세륨-구리-알루미늄 촉매는 환경적으로 무해한 성분으로 구성돼 기존의 상용 촉매를 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 개발된 촉매 제조 기술을 사용해 구리를 사용하는 다양한 화학공정용 촉매 합성이 가능할 것으로 판단된다.

이 연구성과는 미래창조과학부·한국연구재단의 기초연구지원사업(개인연구)의 지원으로 수행됐다.

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