국립창원대 정대운 교수 연구팀.(사진=국립창원대 제공)

국립창원대학교는 스마트그린공학부 환경에너지공학전공 정대운 교수 연구팀이 캐나다 Concordia 대학교 건축, 토목 및 환경공학과 황재훈 교수 연구팀과의 국제공동연구를 통해 ‘폐기물을 이용한 수소생산 촉매의 안정성을 향상하는 연구’ 성과를 국제 저명 학술지 <Fuel’(Impact Factor: 6.7, JCR 상위 13%, 화학공학 분야 23위)에 올해 3월 발표 예정이라고 16일 밝혔다. 이번 연구는 수성가스전이 반응(WGS: Water Gas Shift Reaction)에 사용되는 Co 기반 촉매의 수명 연장을 통해 기술 경제성을 확보하는 내용을 다룬다.

 
연구팀은 폐기물 유래 합성가스로부터 수소를 생산하는 WGS 공정의 상용화를 저해하는 기존 촉매의 짧은 수명 문제를 해결할 핵심 요인을 규명했다. 특히 지지체 제조 과정에서 침전제의 종류와 혼합 비율을 최적화해 기존 상용 촉매의 한계 조건을 약 200배 초과하는 가혹한 환경에서도 50시간 이상 성능을 유지할 수 있는 Co/CeO2 촉매를 개발했다. 이 촉매는 기존 Fe 기반 상업용 촉매 대비 약 20% 이상의 높은 성능을 보여줬으며, 침전제의 종류와 비율이 촉매 성능과 안정성에 직접적으로 영향을 미치는 요인임을 입증했다.

이번 연구 성과는 상용화 가능성을 높이는 데 있어 중요한 진전으로 평가받고 있다. 현재 관련 기술에 대한 6건의 국제공동논문이 심사 중이며, 연구팀은 원천기술의 실용화를 위한 대용량화 기술 개발을 위해 Changwon National University(촉매 설계 및 성능 평가), Concordia University(촉매 개선 방향 설정), Mahidol University 및 한국생산기술연구원(스케일업 제조 장치 개발), University of Toronto(영향 요인 규명)와 긴밀히 협력하고 있다.

이 과정에서 연구팀은 수백 kg 단위의 대용량화 기술을 확립했으며, 스케일업 과정에서 발생할 수 있는 문제점을 분석 및 해결해 2억 원 규모의 기술 이전을 성공적으로 추진하고 있다.

정대운 교수는 “폐자원 수소화 플랜트와 같은 미래 신산업화를 위한 대형 융복합 플랜트 기술의 완성에는 다양한 주체 간 견고한 협력이 필수적이다”며 “특히 첨단 기술 개발과 실용화를 위해 국제공동연구가 매우 중요하며, 초기 단계의 자금 지원과 국제 파트너와의 협력 강화 같은 구체적인 지원책을 포함한 체계적인 시스템 구축이 중요하다”고 강조했다.

한편 해당 연구는 ‘한국연구재단 기초연구사업(중견연구지원사업)’과 ‘차세대 유망 seed 기술실용화 패스트트랙 사업’, ‘G-LAMP 사업’의 지원을 받아 수행됐다.