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화학과 김영독 교수 연구팀, 악취 가스 등 대기오염 물질 제거 촉매 기술 개발

  • POSTED DATE : 2022-04-26
  • WRITER : 화학과
  • HIT : 92
  • Research Areas : Physical Chemistry
  • Researcher : 김영독, 자오수팡, 차병준, 최지윤

화학과 김영독 교수 연구팀,

악취 가스 등 대기오염 물질 제거 촉매 기술 개발


황화수소는 독성을 지닌 악취 가스로 산업단지에서 배출되지만, 하수구나 축사 등에서 발생하기도 한다. 대기 중 황화수소를 제거하는 가장 널리 알려진 방법으로는 Claus process를 들 수 있는데, 여기서 황화수소는 산소와 반응하여 인체에 무해한 고체 황으로 바뀐다. 그러나 이 과정에서는 200-300°C 이상의 온도가 상시 필요하기 때문에 에너지 소모가 많다는 단점이 있다.



이에 성균관대학교(총장 신동렬) 화학과 김영독 교수 연구팀은 다공성 알루미나에 1나노미터 이하의 크기를 가지는 산화철 입자를 골고루 증착시켰으며, 이를 황화수소를 제거하는 흡착제 및 촉매로 사용해보았다. 다공성 알루미나가 황화수소를 상온에서 어느 정도 흡착으로 제거할 수 있는 것으로 나타났는데, 산화철을 증착시킨 후에는 황화수소 제거량이 5배 이상 더 늘어나는 것을 확인할 수 있었다. 또한 황화수소 흡착제의 열재생시에 발생할 수 있는 또 다른 독성 물질인 이산화황 배출이 산화철에 의해 억제된다는 것도 밝혀냈다.



연구진은 확산 반사성 적외선 푸리에 변환 분광법, X-선 광전자 분광법 등을 이용한 연구를 통해 산화철과 알루미나 사이의 계면에서는 황화수소가 황산이온으로 바뀌고, 산화철 표면에서는 황화수소가 고체 황으로 바뀌며, 이 과정이 산화철의 황화수소 흡착 및 이산화황 배출 억제에 결정적인 역할을 한다는 것을 알아냈다.


김영독 교수 연구실의 산화철 나노 입자 증착기술은 이미 두 개의 기업에 기술이전 된 바 있으며, 이번 연구 결과로 산화철-알루미나 촉매를 이용한 농가, 축산 단지의 악취 제거 장치 개발이 이루어질 수 있을 것으로 기대된다.


이외에도 김영독 교수 연구실에서는 칼륨이 도핑된 새로운 광촉매 구조를 이용하여 대기 오염물질이자 2차 미세먼지의 원인 물질이기도 한 질소산화물 및 휘발성 유기화합물을 효과적으로 제거하는 방법을 발표했다.


본 연구들은 모두 연구재단 기본연구와 한국기초과학지원연구원의 지원으로 수행되었으며, Chemical Engineering Journal에 13.273)에 4월 19일과 22일 각각 온라인 게재되었다.


※ 논문

- Fe-oxide/Al2O3 for the enhanced activity of H2S decomposition under realistic conditions: mechanistic studies by in-situ DRIFTS and XPS, Chemical Engineering Journal(Impact factor : 13.273) 4월 19일 온라인 게재. 제1저자: 차병준, 최지윤, 교신저자 : 김영독 (https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136459)

- Enhanced photocatalytic activity of TiO2 by K incorporation towards acetaldehyde and NO oxidation: The role of K single-ion dopants and additional K-compound structures, Chemical Engineering Journal 4월 22일 온라인 게재. 제1저자: 자오수팡, 교신저자 : 김영독 (https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136500)