화학공학과 김종식 교수 연구팀이 산업통상자원부와 한국산업기술진흥원이 주관하는 2024 산학프로젝트 챌린지에서 우수상을 받았다.

한화솔루션과 배기가스의 질소산화물 제거하는 촉매 개발 선택적 질소산화물 환원 촉매 관련 논문 및 특허 출원 성과 이어져

화학공학과 김종식 교수 연구팀이 산업통상자원부와 한국산업기술진흥원이 주관하는 2024 산학프로젝트 챌린지에서 우수상을 받았다. 김종식 교수 연구팀은 한화솔루션과 협업해 선택적 질소산화물 환원용 고성능 촉매 개발을 진행했다. 논문 제1저자로 프로젝트를 진행한 화학공학과 박소현 학생은 “학부 때 배운 촉매반응공학 이론 지식이 실험으로 구현돼 흥미로웠다”고 말했다.

산업 현장에서 발생하는 질소산화물 제거, 탄소 중립 수요 맞춰 기술 연구 진행
연구 결과는 저명 국제 학술지 ＜Journal of Hazardous Materials(IF=12.2)＞ 12월 호에 게재됐고, 특허도 출원됐다. 기술 수요기업인 한화솔루션은 그룹 계열사 주력 품목인 선박, 디스플레이, 정밀기계, 엔진에서 방출되는 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 저온에서 화학적으로 제거하는 고부가 탄소 중립 기술 확보에 관심을 기울였다.

김종식 교수 연구팀은 기업수요에 맞춰 선택적 질소산화물 환원을 저온에서 고활성시키는 촉매를 도출했다. 개발된 촉매는 가혹한 반응 조건에서 기존 상용 촉매 대비 획기적으로 개선된 배기가스 정화 성능과 피독 내구성을 보였다. 촉매의 가격도 저렴해 상용화 가능성을 높였다.

그림 설명. 실험 결과 요약본

박소현 학생은 “저가의 전이 금속을 활용해 미세 제어된 활성 표면에 활성화 물질 중 하나인 인산화기(PO₄^3-)의 고정화 자리를 최적화한 촉매의 대량 합성법을 도출했다”고 설명했다. 연구팀은 기존 촉매와 달리 배기가스에 포함된 피독성분(H₃PO₄)을 촉매 활성화를 위한 매개물로 활용하며 높은 평가를 받았다.

산학협력 프로젝트 수행을 통하여 새로운 시각으로 연구를 바라보게 됐다는 박소현 학생은 “랩 스케일의 촉매 연구와 파일럿 스케일의 촉매 연구가 조금은 달라도, 밀접하게 연관되고 상호보완될 수 있음을 배웠다. 이론과 실험의 괴리를 해결하는 방법들을 배우고, 실제 산업 현장에서 요구되는 연구 역량을 가늠할 수 있어 성장의 계기가 됐다”고 덧붙였다.

김종식 교수 연구팀은 개발된 촉매 기술의 상용성 및 실용성 향상을 위하여 한화솔루션과 지속적으로 협력할 계획이다. 연구팀은 최근 1년간 고성능 환경촉매군에 관한 국내외 특허 출원 9건, 영향력 지수(IF) 10 이상의 학술논문 3편 출판 등의 정량 성과를 창출했다. 김종식 교수는 “산학 협력을 통해 도출된 연구 성과로 탄소 중립의 촉매론적 달성에 기여하고, 화학산업의 고부가화에 기여할 것”이라고 말했다. 이번 연구는 한국산업기술진흥원의 기능성 유무기 복합소재 실용화 전문인력사업과 한국연구재단의 4단계 BK21 사업의 지원으로 진행됐다.

글 김율립 yulrip@khu.ac.kr
사진 정병성 pr@khu.ac.kr

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