한국에너지기술연구원이 고온수전해연구실 김희연·최윤석 박사 연구진은 서울대 정우철 교수팀과 함께 온실가스를 에너지원으로 바꾸는 건식 개질 반응에 쓰이는 촉매의 내구성과 경제성을 크게 높인 자가생성촉매를 완성했습니다.

건식 개질 반응은 대표 온실가스인 메탄과 이산화탄소를 고온에서 반응시켜 수소와 합성가스를 만드는 기술입니다.

값싼 니켈 촉매가 주로 쓰이지만, 장기간 운전 시 탄소가 촉매 표면에 쌓이는 탄소 침적 문제로 성능이 급격히 떨어지는 한계가 있었습니다.

연구진은 금속 입자가 반응 조건에서 촉매 표면으로 스스로 이동해 활성점을 만드는 자가생성촉매 구조에 착안했습니다.

특히, 연구에 사용된 란타늄망간화합물계 페로브스카이트 산화물 지지체의 란타늄 원자를 칼슘으로 일부 치환해 결합력을 낮춤으로써, 금속이 더 쉽게 표면으로 이동하도록 설계했습니다.

이를 통해 기존 대비 니켈 사용량을 3% 수준으로 줄이고도 동일한 합성가스 생산이 가능했습니다.

또한 800도 고온에서 500시간 이상 연속 장기 운전해도 성능 저하와 탄소 침적이 전혀 없는 탁월한 내구성을 입증했습니다.

김희연 박사는 이번 기술이 "기존 촉매의 탄소 침적 문제를 해결하면서도 원료와 공정 비용을 크게 절감하는 혁신적 기술"이라고 강조했습니다.

이번 성과는 촉매 분야 국제학술지, 미국화학회 촉매학술지(ACS Catalysis)에 실렸습니다.

TJB 대전방송