GWP 1,430 냉매 HFC 134a, 진흙으로 분해

한국에너지기술연구원(원장 이창근, 이하 에너지연)은 이신근 수소융복합소재연구실 박사 연구진이 ‘붉은진흙(이하 레드머드)’을 촉매로 활용해 HFC-134a 냉매를 분해하는 데 성공했다고 밝혔다.

레드머드는 알루미늄 생성시 발생하는 산업폐기물로 땅이나 호수에 주로 매립된다. 중금속이 함유돼 토양·수질오염의 원인이 된다.

그러나 단위 질량 당 표면적이 넓고 높은 열 안정성을 가진 구조로 물리·화학적촉매변형과 파괴억제가 가능하며 촉매내구성과 활성을 향상시키는 지지체 역할을 할 수 있다.

에어컨·냉장장치 등에 사용되는 냉매인 HFC-134a는 관련법에 따라 연소·플라즈마를 이용한 고온분해 방식 등으로 처리되는데 오염물질 발생·높은 설비비용·저효율성 등의 문제가 있어 저온에서 안정적이며 오염물질 발생이 적은 냉매처리기술이 필요한 상황이다.

에너지연은 레드머드에 함유된 금속성분이 상호작용할 때 강력하고 안정적인 냉매분해촉매를 형성한다는 점을 활용해 저온처리가 가능한 촉매분해기술을 개발했다.

연구진은 열처리과정을 거쳐 칼슘·규소·알루미늄간 상호작용을 유도해 촉매입자결합을 강화했으며 시트라이칼슘알루미네이트·겔레나이트 복합물질을 형성해 분해성능을 향상했다.

HFC-134a 분해로 생성된 불화수소는 산화칼슘과 반응해 불화칼슘을 형성한다. 화학적으로 안정된 불화칼슘은 촉매를 보호하며 비활성화를 방지하는 역할을 할 수 있다.

개발된 촉매를 100시간가량 운전실험한 결과 99% 이상 우수한 분해율을 보였다. 촉매는 대량생산이 가능하며 산업폐기물을 재활용했기 때문에 원료투입비용이 발생하지 않는다. 연구진은 추가수익창출에 대한 기대감을 보이기도 했다.

이 박사는 “그동안 심각한 환경오염을 발생시킬 수 있는 레드머드를 처리·재활용하는 기술확보가 어려웠다.”라며 “연구를 통해 환경오염을 줄였을 뿐 아니라 지구온난화지수(GWP)가 높은 냉매를 우수한 성능으로 분해하는 기술을 확보했다.”라고 말했다.

한편 연구결과는 국제학술지 ‘Journal of Industrial and Engineering Chemistry’에 게재될 예정이다.

많이 본 뉴스