이번 연구결과가 게재된 영국왕립화학회에서 발간하는 화학 및 화학공학 국제학술지 ‘리액션 케미스트리 & 엔지니어링’ 7월호 뒤표지.[한국에너지기술연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국에너지기술연구원은 청정연료연구실 박지찬 박사 연구진이 기존 상용 촉매 보다 수소 생산성이 1.9배 뛰어난 니켈 나노촉매를 자동화 합성 장치를 통해 구현했다고 22일 밝혔다.

기존 사용되는 나노촉매들은 비싼 원료물질을 이용한 다단계의 습식 공정이나 침전, 다양한 열처리 등 복잡한 공정과정이 필요하다는 것이 단점으로 지적된다.

에너지연 연구진은 비싼 수입 금속 전구체 대비 15% 수준으로 저렴한 가격의 국산 금속 전구체를 사용하면서도 고성능의 나노 촉매를 얻을 수 있는 자동화 촉매 합성 장치 및 제법들을 새롭게 개발했다. 또 이 기술을 바탕으로 각각 4.5, 7.9, 8.8 나노미터(nm) 수준의 균일한 크기를 가지는 니켈 나노입자들이 25%의 높은 중량비로 알루미나, 활성탄, 실리카 지지체에 담지 된 나노촉매들을 합성하는데 성공했다.

자동화 합성에 적용된 핵심 기술은 한정된 지지체 기공 안에 용융된 금속 화합물을 균일하게 함침한 뒤 적정 조건에 열분해 시키는 ‘용융함침공정’이다. 유해 용매를 쓰지 않아 친환경적이면서도 쉽고 간편하게 우수한 성능의 나노촉매를 얻을 수 있는 장점이 있다.

이번 연구에서 자동화 기술로 합성된 니켈‧알루미나계 나노촉매는 수소 생산을 위한 메탄-수증기의 개질반응에 적용돼 기존 상용 촉매보다 높은 반응성과 메탄 전환율, 1.9배 향상된 수소생산성을 나타냈다.

박지호 박사는 “향후 자동화 기술의 확장을 통해 고체촉매 뿐만 아니라 다양한 나노물질의 합성도 가능할 것”이라며 “이 과정에서 얻어진 여러 우수 물질의 제조법들은 플랫폼 기술을 통해 4차 산업혁명 시대에 꼭 필요한 나노소재 합성 빅데이터로도 활용 가능할 것으로 예상한다”고 말했다.

연구진은 2021년 이후 기술을 상용화 한다는 계획이다.

이번 연구결과는 영국왕립화학회에서 발간하는 화학 및 화학공학 국제학술지 ‘리액션 케미스트리 & 엔지니어링’ 7월호 뒤표지 논문으로 선정됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com