망간-텅스텐 촉매, 선택적 CVD로 에틸렌 수율 대폭 향상

한국에너지기술연구원, 미국 브룩헤이븐국립연구소, 서울대, 일본 NIMS 공동 연구팀이 반도체 공정인 화학기상증착(CVD)을 활용해 망간(Mn) 입자 표면에만 텅스텐(W) 원자를 선택적으로 부착하는 촉매 제조 기술을 개발했다. 이 촉매로 메탄을 에틸렌으로 전환하는 실험에서 촉매 활용률과 메탄 전환율, 에틸렌 수율이 모두 크게 개선됐고 800도 고온 180시간 운전에서도 안정성을 유지했다. 연구팀은 성분·함량·크기 중심이었던 기존 촉매 설계를 원자의 위치와 주변 구조까지 제어하는 방식으로 확장했다고 설명했다. 연구 결과는 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널'에 게재됐다.

핵심

1. 선택적 CVD로 망간 입자 표면에만 텅스텐 원자를 달걀 껍데기 형태로 부착하는 촉매 제조 기술 개발
2. 메탄의 에틸렌 전환 실험에서 촉매 활용률 약 28%→82%, 메탄 전환율 약 6.9%→51.7%, 에틸렌 수율 약 0.9%→26.0%로 향상
3. 800도에서 180시간 운전해도 원자가 뭉치지 않아 안정적 성능과 내구성 확인
4. 탄소 자원 전환, 수소 생산, 연료전지·이차전지 전극 등 다양한 분야 적용 가능성 제시