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| 희토류 금속인 가돌리니움이 코팅된 제올라이트 촉매 표면에서의 메탄올 전환반응.© News1 |
한국화학연구원은 석유?정유산업에서 화학원료 및 디젤, 가솔린을 생산하는 데 사용되는 제올라이트 촉매의 수명을 획기적으로 늘릴 수 있는 원천기술을 개발했다고 22일 밝혔다.
화학공정에서는 대부분 반응의 속도를 높여주기 위해 촉매를 사용하는데, 오랜기간 사용하면 탄소가 생성돼 촉매의 활성점이나 기공을 막아 촉매의 기능을 떨어뜨린다.
촉매의 수명이 짧을 경우, 기능이 떨어진 촉매를 재생시키거나 촉매를 교체하기 위한 추가적인 비용이 발생할 수 있어 촉매를 이용한 화학산업에서 해결해야할 중요한 문제 중에 하나로 여겨지고 있다.
화학연 김성탁?곽근재 박사는 메탄올 등 기초화학물질로부터 플라스틱 원료인 방향족 화합물을 생산하는 데 쓰이는 제올라이트 촉매에 희토류 금속인 가돌리늄을 코팅하는 방법으로 탄소 생성을 억제시켰다. 이를 통해 촉매의 수명이 기존 상용 촉매에 비해 일정 반응시간 이후 3배 이상 활성이 더 높게 유지되는 원천촉매기술을 개발했다.
24시간 내로 초기촉매활성이 30 이하로 떨어지는 기존 제올라이트 촉매와 달리 새로 개발된 촉매는 24시간 후에도 초기촉매활성의 80% 이상 유지시킬 수 있다.
이 기술은 현재 석유·정유산업에서 활용되고 있는 대부분의 제올라이트 계열 촉매에 적용할 수 있으며, 가돌리늄이 희토류 금속이지만 가격이 저렴하고 미량만 첨가돼도 촉매기능을 하기 때문에 산업적으로 적용하는 데에도 무리가 없을 것이라고 연구팀은 설명했다.
김 박사는 “희토류 금속인 가돌리늄을 제올라이트 표면에 코팅하게 되면 나노두께의 필름을 형성하고, 이 필름이 표면의 물리화학적 특성을 변화시켜 촉매 표면에 탄소생성을 저해하고 촉매의 수명이 연장되는 효과를 보인다”며 “이번에 독자적으로 개발된 촉매 수명 증대기술로 국내 화학촉매의 상용화단계에 한발짝 더 다가갈 수 있을 것으로 보인다”고 말했다.
이번 연구성과는 촉매화학 분야 국제학술지 ‘켐켓켐(ChemCatChem)’ 5월 10일자 표지논문에 게재됐다.
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