미세먼지 만드는 질소산화물을 정화한다

KIST 김종식·하헌필 박사팀 '바나데이트' 촉매 개발
석유화학공장·발전소 등에서 실제 테스트 진행중

발전소. 게티이미지 제공

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술연구원(KIST) 극한소재연구센터 김종식·하헌필 박사팀이 공장 배기가스 속 질소산화물을 질소로 바꾸는 촉매를 개발했다. 질소산화물은 대기중에서 뭉치면서 미세먼지를 만들어내 대기환경을 나쁘게 만든다. 이 촉매는 질소산화물을 질소로 바꾸는 탈질촉매다. 질소산화물이 많이 배출되는 석유화학공장이나 시멘트공장, 발전소, 제철소 등에서 사용하면 대기오염을 줄 일 수 있다.

15일 김종식 박사에 따르면, 기존에 사용하고 있는 촉매보다 낮은 온도에서도 질소산화물을 질소로 100% 바꿔 공기질을 좋게 만들어준다.

또한 내구성도 3배 이상 향상돼 촉매교환 횟수를 줄이면서 비용절감 효과를 얻을 수 있다.

김종식 박사는 "현재 이 촉매를 여수 석유화학단지와 발전소 등에서 실제 성능을 테스트하고 있다"고 말했다.

공장 굴뚝에서 나오는 배기가스에는 대부분 황이 많이 섞여있다. 그래서 지금까지 쓰이고 있는 탈질촉매는 황에 노출되면 성능이 떨어져 오래 사용하지 못했다. 또한 350도에서 250도 사이에서는 좋은 성능을 보이지만 그 이하의 온도에서는 성능이 떨어졌다.

김 박사는 "이전까지 쓰여졌던 촉매는 350도에서 진소산화물을 질소로 잘 바꾸는데 온도가 그 이하로 내려갈수록 성능이 떨어진다"고 설명했다. 그러면서 "다양한 곳에서 촉매 성능을 개량해 250도에서도 좋은 성능을 보이지만 그 이하의 온도는 마의 영역"이라며 "5도, 10도를 내리는 것 자체가 엄청난 어려움이 있다"고 말했다.

연구진은 이 부분에 초점을 두고 내구성을 높이고 250도 이하의 온도에서도 좋은 성능을 보이는 촉매개발에 집중했다.

그결과 바나듐 산화물과 금속 산화물을 화학적으로 융합해 내구성이 3배 이상 향상된 '금속 바나데이트' 촉매를 개발했다. 이 촉매는 황이 섞인 배기가스에서도 변질되지 않으면서 질소산화물을 질소로 100% 바꿨다.

또한 210도의 배기가스에서도 질소산화물을 질소로 100% 바꿨다.

김종식·하헌필 박사는 바나데이트 촉매를 실제 사용하기 위해 대량생산 연구를 끝마쳤다.

또 두 박사는 KIST 출자회사인 삼성블루텍을 설립하고 국내 및 해외 탈질시장 진출을 위해 준비중이다.

[e-mail] 김만기 기자