▲ 온도조절 화학기상 증착법을 이용하여 제조한 시료의 분석 결과 및 촉매 합성 과정의 모식도.

‘값싼’ 배기가스 처리 촉매가 개발돼 자동차 배기가스, 새집증후군 유발물질 전환 등 적용이 기대되고 있다.

미래창조과학부(장관 최양희)는 배기가스의 유해물질을 인체에 무해한 물질로 바꾸는 촉매 소재로 고가의 백금 대신 저가의 산화철을 이용한 기술이 개발됐다고 밝혔다.

자동차, 공장의 배기가스는 유해물질을 인체에 무해한 물질로 전환시키는 촉매 소재로 백금 등 귀금속을 사용한다. 반면에 저가의 산화철을 이용한 배기가스 처리용 촉매에서 인체에 유독한 일산화탄소를 이산화탄소로 전환하는데 높은 효율이 나타남을 확인했다.

김영독 교수 연구팀(성균관대)은 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구) 지원으로 연구를 수행했으며, 이 연구는 국제적인 학술지 사이언티픽 리포트(Scientific Report) 1월16일자에 게재됐다.

이 연구에서는 온도조절 화학기상증착법을 이용해 페로센이라는 철을 함유하는 유기금속화합물과 대기 중의 산소 및 물을 기상에서 반응시켜 산화철을 형성시키는 기법을 사용했다.

이 때 형성되는 산화철이 10나노미터 정도의 기공으로 이루어져 있는 알루미나 세공체의 기공 내벽에 1나노미터 크기의 매우 작은 나노입자 형태로 증착됨을 확인했다.

특히 이 연구에서 사용한 온도조절 화학기상 증착법은 비슷한 구조를 형성할 수 있는 원자층 증착법 등과 달리 진공장비를 이용하지 않고 대기압을 그대로 사용하였다. 때문에 합성 과정이 간단하여 향후 실용화 연구를 지속하여 대량생산이 용이하게 할 수 있다.

김영독 교수는 “이 연구는 새로운 나노 촉매 합성법인 온도조절 화학기상증착법을 개발한 것이다. 합성 방법이 간단하여 대량생산이 가능하다. 기존 촉매보다 값이 싼 물질을 이용하여 실용화 가능성도 높다”며 “자동차 배기가스에 존재하는 일산화탄소의 처리뿐만 아니라 실내 대기에 존재하는 벤젠과 같은 새집증후군 유발물질을 이산화탄소로 전환시켜주는 촉매로도 응용할 수 있을 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 설명했다.