한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)은 이현주 생명화학공학과 교수팀이 자동차 촉매로 활용할 수 있는 고성능 앙상블 촉매를 개발했다고 27일 밝혔다.
앙상블 촉매는 모든 금속 원자가 표면에 드러나 있는 100% 분산도 촉매다. 모든 금속 원자가 촉매 반응에 참여할 수 있어 고성능이다. 또 두 개 이상 금속 원자가 붙어 있어 다양한 반응에 활용할 수 있다.
이는 휘발유 차량 배기가스 정화 반응인 삼원 촉매 반응(TWC)에서 기존 단일원자 촉매, 상용 삼원 촉매 대비 월등한 저온 촉매 성능을 보였다. 또 노화 및 장기 반응 등 내구성 평가에서 탁월한 성능을 보였다.
일산화탄소, 프로필렌, 프로판, 일산화질소 등 배기가스 오염물질은 삼원 촉매 반응을 통해 전환·배출돼야 한다. 촉매 반응을 위해서는 금속 앙상블 자리를 확보하는 것이 필수다.
앙상블 촉매는 100% 분산도와 더불어 두 개 이상 원자가 붙어있는 앙상블 자리가 존재한다는 장점을 갖고 있다. 이 결과 금속 앙상블 촉매는 매우 우수한 저온 촉매 성능을 보였다.
특히 연구팀이 개발한 분산도 100%의 금속 앙상블 촉매는 수열 노화, 장기 반응, 재사용 반응 등의 내구성 평가에서도 탁월한 성능을 보여 실제 휘발유 차량 배기가스 정화에 적용 가능할 것으로 기대된다.
이현주 교수는 “이번에 개발한 금속 앙상블 촉매는 기존 단일원자 촉매의 한계를 극복하는 새로운 금속 촉매로서 학술적으로 기여하는 바가 크다”며 “휘발유 차량 배기가스 정화 촉매 분야에도 산업적으로 적용 가능해 연구 가치가 매우 크다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
