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자동차 배기가스 정화 촉매에서 백금족금속의 절약화 기술

전문가 제언: ？전문가 제언？

○ 촉매분야의 희유금속 사용 중에서 백금족원소(Pt,Pd,Rh)는 남아프리카나 러시아가 주로 생산하기 때문에 수요공급에 문제가 따른다. 특히 백금족금속은 고가이고 전 수요량의 약 75%를 자동차용으로 사용하고 있다. 원활한 수요 공급을 위해서는 배기가스 폐기 촉매의 리사이클링이나, 배금족촉매의 사용량 삭감기술 또는 백금족 대체 기술 등의 개발이필요하다. 본고의 백금족촉매의 절약화에 대한 중요한 기술이 실제 배기가스 정화기술에 크게 도움이 될 것으로 생각된다.

○ 연료전지 자동차의 엔진배기량 4000cc 차는 100gr의 Pt 2～4㎚ 미립자를 카본 미립자 등에 담지해서 연료전지 촉매로 사용한다. 자동차 배기가스 정화 촉매는 가솔린차 1000℃, 디젤차에서도 800℃로 가열됨으로 초기는 1㎚수준으로 분산된 백금족 입자가 응집 소결에 의해 표면적 축소로 촉매활성이 저하된다. 그러므로 백금족금속을 서포터 재에 함침시켜서 촉매성능을 향상시키려는 연구가 진행되고 있다.

○ Osaki 등은 파이버상의 알루미나 입자가 형성된 망목구조의 세공에 백금족입자를 매립시킴으로써, 고온에서 입자를 안정하게 유지할 수 있게 하였다. Miki 등은 담체분말과 백금족금속염 및 polyall 용액을 혼합하여 건조 후 소성하여 백금족금속 나노입자담지촉매를 제조하였는데, 이방법이 양산화 할 수 있고 수율이 우수한 방법이라고 생각된다.

○ 우선 백금족 금속촉매를 제조하는 방법은 여러 가지 있으나 백금족 금속 촉매 대체 촉매로 카본알로이(CAC)촉매가 개발되고 있다. 이 촉매는 그라펜 집합체라고 한다. CAC 제조비용은 백금의 1/10 정도이고 여러 가지 기능이 있으며 자동차배기가스 정화에 기대된다.

○ 우리나라는 백금족 금속은 거의 수입에 의존하고 있고 또 자동차 정화용 honeycom 튜브에 백금촉매 담지법도 외국 특허에 의해 제조사용하고 있으며 폐자원에서 백금족 회수와 촉매연구는 한국지질자원연구원이나, 서울대학교 등의 연구소나 대학에서 연구하는 실정인데, 활성화를 위해서는 폐자원의 발생과 수집 네트웍 및 촉매 연구시스템이 원활하게 이루어지기를 제언하는 바이다.

저자: MIKI Takeshi
자료유형: 학술정보