생기원, 미세먼지 저감용 금속구조체 SCR 촉매 기술 개발

생기원, 미세먼지 저감용 금속구조체 SCR 촉매 기술 개발

  • 비철금속
  • 승인 2018.07.09 11:31
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기자명 방정환 기자 jhbang@snmnews.com
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기존 세라믹 대치 60% 감축, 단가 30% 이상 저렴
기술 이전 통해 내년 초 상용화 계획

미세먼지가 사회적 문제로 대두되며 이를 줄이기 위한 근본적 대책 수립에 대한 국민적 요구가 커지고 있는 가운데 국내 연구진이 금속구조체를 활용한 선택적 환원(SCR : Selective Catalytic Reduction) 촉매를 개발해 관심을 끌고 있다. 새로운 기술은 내년 초 세계에서 처음으로 상용화 될 예정이다.

한국생산기술연구원(원장 이성일)은 동남지역본부 에너지플랜트그룹 임동하 박사팀이 금속을 구조체로 이용한 SCR 촉매 및 촉매 물질을 개발했다고 최근 밝혔다.

SCR188 촉매는 자동차나 선박, 공장 설비에 적용해 연소공정에서 발생하는 유해물질을 걸러내는 역할을 한다. 화학반응으로 질소산화물(NOx)을 비롯해 고농도 미세먼지를 줄여준다.

기존 SCR 촉매에는 세라믹을 주로 이용했다. 세라믹 촉매 구조체에 촉매 물질(슬러리)을 바르거나, 세라믹과 촉매 물질을 결합해 도자기처럼 구워내는 방식이다. 하지만 세라믹 소재의 가격이 비싸며 강도가 약해 쉽게 부서져 촉매 성능이 떨어지기 쉽기 때문에 구조체를 두껍게 만들어야 해 부피 대비 촉매 반응 표면적도 좁다는 단점이 존재했다.

한국생산기술연구원 연구팀이 개발한 금속구조체 기반의 SCR 촉매. 산업현장에서 미세먼지 등 유해물질 배출을 기존 세라믹 소재와 비교해 크게 줄일 수 있고 제조단가도 저렴한 것이 특징으로, 내년 초 상용화를 앞두고 있다.
한국생산기술연구원 연구팀이 개발한 금속구조체 기반의 SCR 촉매. 산업현장에서 미세먼지 등 유해물질 배출을 기존 세라믹 소재와 비교해 크게 줄일 수 있고 제조단가도 저렴한 것이 특징으로, 내년 초 상용화를 앞두고 있다.

생기원 연구팀이 개발한 금속구조체 SCR 촉매 제조기술은 내구성이 약하고 비싼 기존 세라믹 기반 허니콤(벌집) 구조 촉매의 단점을 보완한 차세대 탈질설비라는 점에서 주목받고 있다.

연구팀은 얇게 핀 금속으로 세라믹을 대체하고 이를 원형으로 말면서 유해물질과 반응하는 특수한 구조형상을 구현하는 방법을 썼다. 결과적으로 내구성이 뛰어나면서 강하고 열전도성도 뛰어나 오랫동안 성능을 유지할 수 있게 됐으며 얇은 금속판을 이용해 표면적도 세라믹 기반 구조보다 넓어졌다.

이와 함께 연구팀은 구조체 표면에 촉매물질을 안정적으로 부착하는 간단 공정기술도 개발했다. 기존 세라믹 기반 구조체는 촉매물질이 잘 달라붙도록 하는 추가 공정이 필요했지만, 특수 코팅 물질을 더해 촉매물질이 어떤 추가 공정 없이 촉매 구조체에 결합되게 했다.

연구팀은 또 촉매물질이 기존 300~350℃가 아닌 150~200℃ 저온에서도 유해물질과 반응하도록하는 기술도 개발했다고 설명했다.

SCR 촉매는 선박, 발전소, 제철소 등 소위 굴뚝산업이라고 불리는 전통 제조산업 전반에 적용할 수 있다. 특히 금속 구조체 기반 SCR 촉매는 반응기 크기를 기존 세라믹 기반 SCR 촉매의 60%까지 축소시킬 수 있고, 제조단가 또한 30% 정도 낮출 수 있어 산업미세먼지 저감 효과뿐 아니라 관련 시장 확대가 기대된다.

임동하 박사는 “현재 실증연구 단계만을 남겨놓고 있다”며 “이는 상용화를 위한 마지막 점검 단계로, 올해 연말까지 사업화에 필요한 인증 요건을 갖춘 뒤 내년 초 상용화할 계획”이라고 밝혔다.

한편 SCR 시스템 관련 세계 시장 규모는 2020년 약 9조원이 될 것으로 예상되고 있다.

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