한미일, 반도체 공정으로 촉매 제조 성공…에틸렌 수율 29배 개선 작성일 10-27 41 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">에너지연, 기존 액상법+CVD 접목…에틸렌 실험서 메탄 전환율은 7.5배 향상</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="3JA05VvmNx"> <p contents-hash="cc69b3e97ace30b57922348d7b2083341ceb5e72f83e3bf3ae4e34bab1bc4a28" dmcf-pid="0icp1fTsoQ" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)화학반응에 쓰이는 촉매 구조를 원자 수준에서 선택적으로 제어하는 기술을 한미일 연구팀이 개발했다. 향후 맞춤형 촉매 설계·제조가 가능해질 전망이다.</p> <p contents-hash="a7d35ff9c73eaa5df454d99b9851d5bb7744be7d54e6c95474fe41f952591b26" dmcf-pid="pnkUt4yOjP" dmcf-ptype="general">한국에너지기술연구원은 김희연 수소에너지연구소 책임연구원 연구팀이 촉매를 구성하는 원자의 크기, 위치와 주변 구조까지 정밀히 제어할 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.</p> <p contents-hash="6d0812c81b0965a80111592755d8c0c751c8b48d53f771cceccf527799265349" dmcf-pid="ULEuF8WIo6" dmcf-ptype="general"><span>미국 브룩헤이븐국립연구소(BNL, 아크힐 타얄 박사)와 서울대학교(한정우 교수), 일본 국립재료과학연구소(NIMS, 서옥균 박사)가 이 연구를 지원했다.</span></p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="33a36789b06dd37d6fe9e6a5c7a50f75a26e15f641abe01a4dbc2bed32978a30" dmcf-pid="uoD736YCj8" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="김희연 한국에너지기술연구원 책임연구원 연구팀이 개발한 방법으로 제조한 촉매.(사진=에너지연)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/27/ZDNetKorea/20261027105423995cbql.jpg" data-org-width="638" dmcf-mid="tWWQfa71AR" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/27/ZDNetKorea/20261027105423995cbql.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 김희연 한국에너지기술연구원 책임연구원 연구팀이 개발한 방법으로 제조한 촉매.(사진=에너지연) </figcaption> </figure> <p contents-hash="5993da71d2955a2b379f76338c1dbd03c0345a0146de2dca4bf23f5601e2396c" dmcf-pid="7gwz0PGho4" dmcf-ptype="general"><span>김희연 책임연구원은 "이번 연구는 촉매 개발의 제어 범위를 기존의 ‘성분–함량–크기’ 중심에서 ‘위치와 주변 구조’까지 </span><span>확장한 것"이라며 </span><span>"반응별로 요구되는 활성점과 성분 간 상호작용을 고려한 맞춤형 촉매 설계·제조가 향후 가능할 것으로 기대한다"고 말했다.</span></p> <p contents-hash="a0cb4ea3161433b564e415262dc7f42c43844296511aee42be8e04149a818206" dmcf-pid="zarqpQHlAf" dmcf-ptype="general">연구팀은 촉매를 제조하는 기존 액상법이나 함침법에 특정 촉매 성분의 표면에 원하는 원자종을 선택적으로 형성하는 화학기상증착(CVD) 기술을 보태 화학반응에 최적화한 촉매 구조를 실현했다.</p> <p contents-hash="076a3a5db86d3f8e72f40f37655dcee0a98e207e8c5e947011fdbc48d7a6be32" dmcf-pid="qNmBUxXSNV" dmcf-ptype="general">김희연 책임은 "선택적 CVD를 활용해 망간(Mn) 입자 표면에만 텅스텐(W) 원자가 달걀 껍데기처럼 담지된 형태로 달라붙게 하는데 성공한 것"이라고 설명했다.</p> <p contents-hash="59da2212d8fc795cc428d9bbab667a87098159f19ef425ff157b36331b62a02f" dmcf-pid="BjsbuMZvj2" dmcf-ptype="general">그동안 촉매 제조에 반도체 공정인 CVD를 접목하려는 시도는 공정의 난이도 등으로 인해 드물었다.</p> <p contents-hash="81af8b31e838066a70e13bdcce4834a00868c198b4b0b4499cb2f04327d4fec8" dmcf-pid="bfeWlpDga9" dmcf-ptype="general"><span>연구팀은 </span><span>이 방법으로 Mn과 </span><span>W를 촉매로 사용해 메탄을 석유화학 공업의 핵심 원료인 에틸렌으로 전환하는 실험을 진행했다.</span></p> <p contents-hash="6383dfd4b87f3f477243baa15a4a9b5cbb2f4a56d386e4db77d35cbcde7888e0" dmcf-pid="K4dYSUwakK" dmcf-ptype="general">이산화규소(실리카) 지지체에 함침법 등으로 Mn촉매를 제조한뒤 W 전구체를 기화시켜 흡착하는 CVD공정으로 촉매를 제조했다. </p> <p contents-hash="3a70e5fa5e500b40d78f9a425e9582f4f00f641918ca154bf1dccf5f3a5a73b4" dmcf-pid="98JGvurNkb" dmcf-ptype="general">연구팀은 Mn 표면에만 W 원자층이 선택적으로 균일하게 올라 앉아 맞춤형 촉매 제조가 가능하다는 것을 확인했다.</p> <p contents-hash="f355c3a896d84ce156206724887b3a65ba56d87c28d754347e2656673cad67d4" dmcf-pid="26iHT7mjkB" dmcf-ptype="general">실제 <span>메탄을 석유화학 공업의 핵심 원료인 에틸렌으로 전환하는 실험 결과 W가 촉매 반응에 활용되는 비율(촉매 활용률)은 기존 액상법 대비 약 28%에서 82%로 3배 가까이 높아졌다.</span></p> <p contents-hash="ef8a62455b9f2bbc3a5418e9435051cb6890990c2ae9870f2e7dc5f0b9cd3720" dmcf-pid="VPnXyzsAjq" dmcf-ptype="general">메탄 전환율은 약 7.5배(6.9%→51.7%) 향상됐다. 최종 생성물인 에틸렌의 수율도 약 29배(0.9%→26.0%) 올랐다. 또 800도 고온에서 180시간 운전해도 원자가 뭉치지 않아 안정적인 성능과 내구성을 나타냈다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="90b8e7d8b2ce651f3b2da93b833da2d101718b510f7ab4f2e5539d1f3431cfcf" dmcf-pid="fQLZWqOcNz" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="출처=한국에너지기술연구원." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/27/ZDNetKorea/20261027105425223rnjs.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="FtYx4NztkM" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/27/ZDNetKorea/20261027105425223rnjs.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 출처=한국에너지기술연구원. </figcaption> </figure> <p contents-hash="eadaaec7aa8f044d25b058baa980c0f6f6695b4ea6b870e88666ee0fa24a225f" dmcf-pid="4xo5YBIkA7" dmcf-ptype="general">이 기술 활용처는 ▲탄소 자원 전환 및 수소생산, 메탄 건식 개질, 수증기 개질, 프로판 탈 수소화 등 ▲수소 및 연료 전지, 이차전지 전극 ▲기존 촉매의 활성 금속 분산 및 금속-지지체 계면 정밀 제어 ▲맞춤형 CVD 촉매 제조 플랫폼 등에 적용 가능하다.</p> <p contents-hash="479fee65478609fc7f4958543c03a61d495f1f615671ef223d13a2cf6d5551ae" dmcf-pid="8Mg1GbCEju" dmcf-ptype="general">김희연 책임은 "기술성숙도로 보면 시제품이 나온 4단계 정도 된다"며 " 맞춤형 CVD 촉매 제조 플랫폼을 확립하는 방향으로 이 기술을 발전시켜 나갈 계획"이라고 말했다.</p> <p contents-hash="5dd9dfc18280798818d37356904b9843f6021d003ea6d3a8db553bd7019b96a0" dmcf-pid="6RatHKhDaU" dmcf-ptype="general">현구결과는 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널'(IF 12.5)에 온라인으로 게재됐다.</p> <p contents-hash="d7c3de965be9bc895758c86c37347bbb3ec5bb37253993f32837e5897ba90ac9" dmcf-pid="PeNFX9lwop" dmcf-ptype="general">박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 '렌즈에 흙탕물이 튀어도 선명하게 본다''…투시렌즈 개발 10-27 다음 ‘상생 10년 동행’ 엔씨, 지스타서 게임 스타트업 B2C 무대 후원 10-27 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
