[한국기술뉴스] 창원대학교 정연길 교수 연구팀은 수열합성법을 이용한 대기오염 정화용 고효율 세리아 촉매의 제조방법을 개발했다. 개발된 기술은 창원대학교 산학협력단을 통해 2020년 01월 30일 특허를 출원(출원번호 제1020200011090호)했다. 특허 명칭은 '수열합성법을 이용한 대기오염 정화용 고효율 세리아 촉매의 제조방법’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

최근 지구 환경과 인간 건강을 위협하는 최대 요인은 환경오염입니다. 연간 900만 명 이상의 사람들이 환경 오염과 관련하여 사망하고 있으며, 이는 전쟁이나 교통사고와 같은 흔한 사인보다도 더 높은 수치입니다. 환경오염 관련 사망자 중 70% 이상은 대기오염과 연관되어 있습니다.

대기오염은 각종 호흡기 질환, 심혈관 대사 이상, 인지장애, 유아 발달장애를 일으킬 수 있으며, 수명감소와 생산성 저하의 원인이 됩니다. 이를 개선하기 위해, 대기오염 물질을 정화할 수 있는 다양한 나노 촉매 소재가 개발되고 있습니다. 세리아는 특히 산화와 환원 반응성이 뛰어난 촉매 소재로 자동차 배기가스를 정화할 수 있습니다. 그러나, 세리아와 같은 촉매 소재는 가공 형태나 도핑 여부에 따라 촉매 활성도가 달라지기 때문에 고효율 촉매를 생산하기 위한 기술 개발이 활발히 진행되고 있습니다.

창원대학교 정연길 교수 연구팀은 수열 합성법을 이용하여 나노입자 크기의 고효율 세리아 촉매를 제조하는 방법을 개발했습니다.

수열 합성법은 간단한 공정을 통해 도핑물을 합성할 수 있는 공정으로, 공정 변수 제어를 통한 나노 분말 합성에 유용한 방법입니다. 나노입자 크기의 세리아 촉매를 제조하기 위해 지르코늄 옥시클로라이드나 염화주석에 세륨 나이트레이트와 증류수를 첨가한 후 교반합니다. 교반된 수용액에 수산화칼륨이나 수산화나트륨을 첨가한 뒤 교반하여 산성도를 조절합니다. 산성도 조절이 끝나면 120에서 220도 온도에서 최대 10시간 동안 반응시킨 뒤 세척 건조합니다. 해당 과정을 통해 생성한 분말은 나노입자 크기로, 높은 비표면적을 지녔습니다. 또한, 순수한 세리아 촉매의 수소 소비량은 243마이크로몰 정도입니다.

반면에, 본 방법을 통해 제조한 촉매는 500배에서 1,000배 높은 수소 소비량을 지닌 것이 확인되었습니다. 본 방법은 수열 합성법을 이용한 제조 방법으로, 계면활성제나 추가 열처리 공정 없이 고효율의 세리아 촉매를 제조할 수 있습니다. 본 방법을 통해 경제적으로 고효율의 나노 촉매 소재를 제조할 수 있어, 경제적이고 효과적인 대기오염 정화 작업이 가능할 것으로 기대됩니다.