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토야마대학(富山大學) 학술연구부 공학계 연구그룹이 레이저 가공과 3D 프린터를 이용하여 고온·고압의 조건에서도 사용할 수 있는 ‘자기촉매 기능 금속촉매 반응기’를 세계 최초로 제작함. 연구진은 레이저 용융 분사 기술을 이용한 고융점 금속의 3D 인쇄기술을 활용하여 정밀하게 제어된 미세구조를 갖는 금속 반응기를 제작함. 이후 말아서 안쪽 면을 화학 처리함으로써 미세 금속표면에 촉매기능을 부여하여 ‘자기촉매 기능 금속촉매 반응기’를 개발하게 됨. 본 반응기는 기존의 촉매 반응기와 같은 사양으로, 고온·고압 조건 하에서도 사용이 가능함. 본 기술을 이용하면 반응관 내에 부피가 큰 담지 촉매를 충전할 필요가 없어, 많은 촉매 반응기를 소형화 할 수 있어 설비 투자·촉매 비용 절감이 가능함. 또한 공장 자체를 획기적으로 소형화함으로써 기존 기술에서는 공간적으로 불가능했던 해상 생산·차량·선박에서의 생산도 기대할 수 있음. 응용 반응 예로 이산화탄소의 수소화, 액체 탄화수소 연료의 합성, 메탄과 이산화탄소의 개질 반응 등의 고온·고압 조건에서의 반응에 있어 높은 활성과 긴 촉매수명을 입증함. 또한 일본이 세계를 리드하고 있는 해저 메탄하이드레이트(methane hydrate) 이용에 있어서 해상 액체 합성연료의 고속 생산을 포함하여 다양한 범위에 응용될 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Nature Communications’ (“Metal 3D Printing Technology for Functional Integration of Catalytic System”) 지에 게재됨.