나노기술 및 정책 정보

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음료수 자판기처럼 원하는 화학 촉매 종류를 선택하면 자동으로 만들어주는 ‘촉매 자판기’가 국내에서 개발됨. 이르면 내년부터 국내 연구기관·기업·대학의 연구실에서 사용 가능할 전망임.

한국에너지기술연구원 박지찬 박사 연구팀은 국내 기업 ‘하이젠’과 함께 다양한 연료와 산업원료, 연구를 위한 화학물질 등을 만드는 데 필요한 촉매들을 자동으로 합성해주는 ‘완전 자동화 촉매 합성 장치’를 세계 최초로 개발했다고 22일 밝힘.

촉매는 생산물의 구성에는 영향을 미치지 않지만, 생산을 위한 화학반응 중간과정에 참여해 생산 효율을 높임. 수소 등 일부 생산물은 생산 비용을 낮추기 위해 촉매 사용이 필수적임.

한 가지 촉매를 만들기 위해서는 여러 재료가 필요하고 습식, 침전, 열처리 등 여러 단계의 수동 공정을 거쳐야 함. 이 과정은 비교적 오랜 시간이 걸리고 공정 수행을 위한 전문인력이 반드시 필요하다는 한계가 있음. 또 만들어지는 촉매 입자가 커서 성능(활성도)이 떨어질 수 있음.

연구팀이 만든 자동화 장치는 비교적 짧은 시간인 8시간 이내에 모든 공정을 수행함. 연구 현장에서 관련 전문가가 아닌 사람도 원하는 촉매 종류를 선택하기만 하면 장치에 등록된 레시피(제법)에 따라 재료들을 자동으로 합성하는 방식임.

연구팀은 "기존 수동 공정보다 촉매 입자 크기를 작고 고르게 만들 수 있어 촉매의 활성도를 높일 수 있다"고 설명함. 실제로 수소 생산에 사용되는 ‘니켈 나노촉매’를 장치를 이용해 만들어 수소 생산 반응에 적용한 결과, 수소 생산 효율이 1.9배 높아진 것으로 나타났음.

연구팀은 니켈 나노촉매 이외에 의약품 제조를 위한 팔라듐 촉매, 화학연료 생산을 위한 코발트 촉매 등 다양한 촉매와 흡착제도 만들어 성능을 평가할 예정임. 연구팀은 현재까지 10여종의 레시피를 만들어 논문으로 발표했음.

연구팀은 하이젠으로의 기술이전을 통해 이르면 내년 상용화를 준비하고 있음. 박 박사는 "국내 연구기관·기업·대학의 연구실에서 연구 목적으로 촉매를 쉽게 만들고 사용할 수 있도록 할 계획"이라고 말함.

본 연구 성과는 ‘Reaction Chemistry & Engineering’ 지의 뒷표지에 게재됨.