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자동차 배기가스 정화 촉매제료로서 기능성 금속 복합 산화물의 활용

전문가 제언: ○ 현재, 자동차는 우리들의 일상생활에서 없어서는 안될 만큼 생활화 되어 있지만, 자동차에서 배출되는 각종 유해가스가 대기오염의 주범으로 지목되어 정부는 자동차 배기가스의 저감에 부심하고 있다. 따라서 자동차 배기가스 정화촉매를 사용하여 대기에 방출되는 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx), 유황산화물(SOx) 및 탄화수소(HC) 류의 농도를 현저하게 감소시켰다. 그러나 이 정화촉매에는 고가의 귀금속이 사용되고 있으며, 자동차의 수명이 연장되고 있는 추세에 맞도록 항상 높은 촉매활성을 가지는 고성능의 정화촉매가 필요하다.

○ 요즈음은 환경규제의 강화에 동반하여 배출량의 저감과 함께, 귀금속을 중심으로 하는 자원전략 및 자원절약의 관점으로부터 배기가스 정화용 촉매에 있어서 귀금속 사용량의 삭감이 요구되고 있다. 고활성과 내구성을 유지시키면서 귀금속의 사용량을 삭감시키기 위한 방책으로서는, 촉매로 활성향상?유지를 조성하는 기능 부여가 유효하다고 생각되며, 이와 같은 기능을 가지는 재료로서 금속복합 산화물이 주목되고 있다.

○ 자동차 배기가스 정화촉매의 활성종으로서는, Pt, Rh, Pd의 3종류 귀금속이 사용되고 있다. 이와 같은 귀금속을 미립자로 담지하는 담체는 비표면적이 약 10~수 100m2/g의 활성 알루미나(Al2O3)가 사용되고 있다. 그리고 귀금속의 촉매기능을 활성화시키기 위해서 CeO2나 La2O3 등도 이용되고 있다. 또한 질소산화물 대책을 위한 중요한 촉매 시스템으로서는 암모니아에 의한 NOx 발생의 접촉환원, 선택적 접촉환원법과 유기화합물을 환원제로서 사용하는 NOx 선택적 접촉환원법이 있다.

○ 정화촉매는 가솔린자동차용과 디젤자동차용으로 구분할 수 있다. 세라믹스 담체는 미국의 Corning, 일본의 NGK, Denso 등에서 생산하고 있다. 이들의 회사가 시장을 장악하고 있으며, 우리나라에서는 (주)세라컴에서 코디어라이트(Cordierite) 담체를 개발하여 생산하고 있다. 이외에 촉매용 귀금속도 국내에서 생산하고 있다. 그러나 전기자동차의 등장으로 인하여 업계에서는 과감한 투자를 망설이고 있다.

저자: S. KATO, Y. NAKAHARA, S. NAKATA
자료유형: 학술정보