화학연료·디젤 생산에 활용… 제올라이트 촉매 수명 3배로

국내 연구진이 화학연료나 디젤, 가솔린 생산에 주로 사용되는 제올라이트 촉매의 수명을 획기적으로 늘리는 기술을 개발했다.

한국화학연구원 C1가스전환연구그룹 김성탁·곽근재 박사팀은 제올라이트 촉매에 희토류 금속인 '가돌리늄(Gd)'을 코팅하는 방법으로, 촉매 수명을 3배 이상 향상시키는 기술을 개발했다고 22일 밝혔다. 제올라이트는 다공성의 결정질 알루미늄 규산염광물의 일종으로, 산성용액처럼 표면에 이동할 수 있는 수소이온이 있다. 이 수소이온을 통해 탄화수소를 자르거나, 탄화수소 모양을 바꿔 부가가치가 높은 화학원료를 만들어 석유·정유화학 산업에 활용할 수 있다.

촉매는 화학공정에서 반응 속도를 높이기 위해 사용하는데, 오래 사용하면 탄소가 생겨 촉매의 활성점이나 기공을 막아 기능을 떨어뜨린다. 이 때문에 촉매 활성을 떨어뜨리는 탄소 생성을 억제하는 기술 개발이 활발하게 이뤄지고 있다.

연구팀은 주로 산화를 막는 특수합금을 만들 때 첨가하거나 녹색의 발광소자에 쓰이는 가돌리늄을 제올라이트 촉매 표면에 코팅해 2∼5나노미터(㎚) 두께의 필름을 형성, 촉매 표면의 탄소 생성을 막고 수명을 높였다. 이렇게 생산된 촉매는 기존 상용 촉매가 24시간 내에 활성이 30% 이하로 떨어지는 것과 달리 24시간 후에도 활성의 80% 이상을 유지하는 것으로 확인됐다.

이 연구결과는 촉매화학분야의 국제 학술지 '켐켓켐(ChemCatChem)'에 최근 실렸다.

대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr