환경오염 물질 제거용 촉매 및 흡수제 개발

    환경오염 물질 제거는 최근 들어 사회적으로 큰 이슈가 되고 있다. 특히 나노기술을 이용하여 제조된 산화/환원 촉매 및 광촉매를 이용한 반응들이 큰 관심을 받고 있다. 2003년 산자부 발표에 의하면, 광촉매 시장은 2010년 2조 5천억원에 달할 것으로 예상된다. 전체 환경시장은 2010년 30조를 넘어설 것으로 예측되는데, 전체 환경시장에서 광촉매가 차지하는 비율은 8%에 다다를 것으로 예상된다. 일본 시장의 경우 이미 2005년에 10조원에 다다르는 광촉매 시장이 형성되었고, 2010년에는 북미와 서유럽은 2000억 달러 이상의 시장이 형성 될 것으로 예상되고, 2010년 광촉매의 세계전체시장규모는 9000억 달러에 육박할 것이다.

    본 실험실에서는 환경오염물질들의 제거 및 재자원화와 연관된 촉매 및 흡수제 개발을 진행하고 있으며 이와 관련된 환경부, 지경부, 교과부의 과제들을 수행중이다. 실험실에서 수행하고 있는 연구 주제들은 다음과 같다.

1) 원자층 증착법을 이용한 촉매 및 친환경 소재 제조

    일반적인 화학기상증착법과 달리 원자층 증착법 (Atomic layer Deposition ALD)에서는 두 개의 전구체들을 번갈아가면서 주입시켜주는 방식을 통해 박막을 증착시킨다. 표면에 화학흡착된 종들만 선택적으로 박막형성에 관여하기 때문에 박막의 두께를 원자수준에서 조절할 수 있다. 또한 이 방법을 이용하면 복잡한 표면구조를 가지고 있는 나노물질위에 균일하고 얇은 막을 형성시킬 수 있다.

2) 휘발성 유기물 제거에 관한 연구

    휘발성 물질의 제거는 광촉매를 이용하거나 흡수제를 이용할 수 있다. 본 실험실에서는 기존의 광촉매보다 touene 제거효율이 수백배 이상에 달하는 새로운 흡수제를 개발하여 특허출원하였다.

    광촉매 연구는 수용액에서 Methylene Blue등의 염료를 제거하는 반응과 기상에서 toluene등의 발암성 휘발성 유기물을 제거하는 반응을 이용하여 수행한다.

3) 나노촉매를 이용한 이산화탄소 재자원화 연구

    저탄소 녹색성장을 위하여 이산화탄소의 재자원화가 실현되어야 한다. 이산화탄소와 메탄을 반응시키면 일산화탄소와 수소를 생산할 수 있고 이를 이용하여 기체 및 액체 연료를 생산할 수 있다. 본 실험실에서는 이산화탄소와 메탄을 반응시켜 합성가스를 만드는 데 높은 효율을 지니는 촉매를 개발하고 있다.

4) 광전자 분광법등을 이용한 촉매 표면 분석

    촉매의 표면 구조 및 효율특성을 분석하기 위하여 광전자 분광법을 사용한다. 그 외에 다양한 표면 및 계면 분석을 수행하고 있다.