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한국화학공학회 희성촉매 심포지엄 리뷰 (1)

희성촉매는 ‘탄소중립 사회를 실현하는 촉매기반 친환경 기술 선도 기업’이라는 VISION 2030 아래, 지속가능한 미래를 위한 기술 혁신과 전략 실행을 이어가고 있습니다.

2025년 시무식에서도 환경촉매, 수소, 에너지 소재 중심의 기술 고도화와 전극촉매 양산, 신공장 기반의 생산체계 확립이 올해의 주요 과제로 다시 한번 강조되었습니다.

앞서 열린 한국화학공학회 추계 학술대회에서는 ‘탄소중립 사회를 향한 현재와 미래’를 주제로 한 특별 심포지엄을 통해 이러한 기술과 비전을 대외에 공유했습니다.

그 발표 내용을 다시 살펴보면서 현재 전략과의 연계성을 점검하고, 앞으로의 방향성도 다시 한번 확인해보았습니다.

심포지엄은 희성촉매 한현식 대표이사의 기조강연으로 시작해 다음 발표가 이어졌습니다.

• 온실가스 저감을 위한 기후·환경 촉매 기술

• 수소 사회를 향한 수소 생산 및 활용을 위한 촉매 기술

• 연료전지 및 수전해용 전극촉매 기술 개발 현황

• 미래 배기가스 규제 대응을 위한 자동차 촉매 기술 개발 동향

각 발표에서는 실증 적용 사례와 함께 희성촉매의 기술적 차별성과 개발 방향이 소개됐으며, 참석자들은 산업 현실에 기반한 솔루션이라는 점에서 높은 관심을 보였습니다.

이번 글에서는 이 중 ‘환경 규제 대응 촉매 기술’과 ‘기후·환경 촉매 기술’을 중심으로 소개하겠습니다.

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한국화학공학회는?

1962년 창립된 국내 대표 화학공학 학술단체로, 현재 10,889명의 회원과 함께 학술지 발간, 학술대회 개최, 산학 협력 등을 통해 화학공학의 학문적·산업적 발전에 기여하고 있습니다.

매년 열리는 춘계·추계 학술대회는 연구자와 산업계 전문가들이 최신 연구 성과와 기술 동향을 공유하는 대표적인 학술 교류의 장입니다. 2024년 추계 학술대회는 ‘미래를 혁신하는 화학공학’을 주제로 총 4,000여 명이 참가하고 1,900여 건의 연구 발표가 진행되었습니다.

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환경 규제 대응, 기술 혁신이 답이 될 수 있을까?

자동차 배출가스부터 온실가스까지, 지속 가능한 미래를 향한 기술 전략

전 세계적으로 탄소중립을 향한 규제가 강화되면서, 산업 전반에 걸쳐 환경 대응 기술의 고도화가 요구됩니다. 특히 자동차를 비롯한 모빌리티 분야, 반도체·디스플레이 등 정밀 공정 산업에서는 질소산화물(NOx)과 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs) 같은 대기오염물질, 그리고 아산화질소(N₂O), 메탄(CH₄), 과불화탄소류(Perfluorocarbons; PFCs) 등 온실가스에 대한 배출 기준이 지속적으로 강화되고 있습니다. 이에 따라, 촉매 기반의 정밀 제어 기술이 핵심 대응 수단으로 떠올랐습니다.

미래 배출가스 규제 대응을 위한 자동차 촉매 기술 개발 동향

내연기관과 전동화의 경계에서, 고도화되는 배출가스 저감 솔루션

자동차 배출가스 규제는 EURO-7, 미국 Tier-4, 한국 강화된 K-LEV 등으로 점점 더 엄격한 기준이 적용됩니다.
이에 대응하기 위해 희성촉매는 승용차(Light-Duty Gasoline; LDG)와 상용차(Heavy-Duty Diesel; HDD)를 아우르는 고도화된 촉매 솔루션을 개발해왔으며, 고활성, 고내구성, 저온 대응, 아산화질소(N₂O) 억제 기능을 강화한 차별화된 기술도 함께 선보였습니다.

※ EURO-7: 유럽연합(EU) 승용차 배출가스 규제 7단계
※ Tier-4: 미국 비도로용 디젤엔진 배출가스 규제 기준
※ K-LEV: 한국 저공해차 인증제도(Korea Low Emission Vehicle) 강화 기준

1. 승용차용(LDG) 촉매 시스템

• TWC (Three-Way Catalyst)
  저온 활성 및 고온 내구성을 강화해, CO 및 NOx 정화 성능을 유량 조건에 따라 최적화했습니다. 귀금속 간 상호작용을 강화하고, 내열 지지체를 적용해 촉매의 안정성을 높였습니다.

• GPF (Gasoline Particulate Filter)
  입자상 물질(PN/PM)과 가스상 물질을 동시에 정화하는 촉매 필터를 개발했습니다. 담체의 미세 구조에 최적화된 코팅 기술을 적용해 배압을 줄이고 재생 성능을 향상시켰습니다.

• FCNT (Fuel Consumption-reducing NOx Trap)
  NOx 제거와 N₂O 억제 기능을 특화한 연비 개선 촉매입니다. 고성능 NOx 저장물질(NSM)을 활용해 정화 효율을 높였으며, 이 기술로 2024 Edison Patent Award를 수상했습니다.

2. 상용차용(HDD) 촉매 시스템

• SCR (Selective Catalytic Reduction)
  DeNOx 성능과 황 피독 저항성을 동시에 향상시킨 Hybrid SCR 촉매를 개발했으며, N₂O 생성 억제 기능도 강화했습니다.

• AOC (Ammonia Oxidation Catalyst)
  SCR 기능과 통합된 다기능 AOC 촉매를 적용해 시스템을 단순화하고, 제어 최적화를 실현했습니다.

• DOC (Diesel Oxidation Catalyst)
  저온 활성 및 NO₂ 생성 성능을 강화해, 엔진 시동 직후 정화 효율을 높였습니다.

온실가스 저감을 위한 기후·환경 촉매 기술

기후 변화 대응 기술, ‘현장 적용 가능성’이 해답

기후 변화는 더 이상 먼 미래의 위협이 아닙니다.
산업화 이후 급격히 증가한 온실가스 배출은 전 세계 평균기온 상승을 가속화하고 파리협정, 국제해사기구(International Maritime Organization; IMO) 전략, 각국의 탄소중립 선언 등을 통해 국제사회는 적극적인 대응에 나서고 있습니다.

희성촉매는 다양한 산업 현장에서 즉시 적용할 수 있는 실질적인 온실가스 저감 촉매 솔루션을 개발하고 있으며, 이번 심포지엄에서는 다음과 같은 기술을 공유했습니다.

1. VOCs 연소설비용 CO₂ 저감 촉매

VOCs는 석유화학, 인쇄, 코팅, 세정 등 다양한 업종에서 발생하며, 연소 처리 과정에서 추가적인 CO₂ 배출을 유발할 수 있습니다.
희성촉매는 VOCs를 저온에서 정화할 수 있는 산화 촉매를 개발해 연소 온도를 낮추고, 연료 사용량과 CO₂ 배출량을 동시에 저감하는 기술을 구현하고 있습니다. 특히, 규소(Si) 성분을 포함한 VOCs에 대한 내피독성을 강화해 다양한 산업 현장에 적용 가능한 촉매 솔루션을 확보했습니다.

2. 온실가스 저감 촉매 (MOC, DeN₂O, DeGHG)

희성촉매는 고위험 온실가스(N₂O, PFCs, SF₆, NF₃, CH₄ 등)를 제거하는 고활성 촉매 기술을 중점적으로 개발하고 있습니다.

• 반도체·디스플레이 공정
  PFCs(CF₄, C₄F₈, CHF₃ 등)와 N₂O는 대기 중 방출 시 CO₂ 대비 수천 배 강한 온실효과를 유발합니다. 희성촉매는 이를 저온에서 분해할 수 있는 고내구성 촉매 기술을 개발 중입니다.

• LNG 선박 등 운송 분야
  CH₄는 연소되지 않고 배출될 경우 강력한 온실가스로 작용합니다. 희성촉매는 내황성과 내열성을 강화한 저온 메탄 산화 촉매(MOC)를 개발하고 있습니다.

• 암모니아(NH₃) 추진 선박
  SCR 후단에 적용할 수 있는 저온 NH₃ 산화 촉매를 개발해, NOx와 함께 N₂O 동시 저감을 가능하게 했습니다.

3. 연료 슬립(Fuel Slip) 저감 촉매 기술

탄소중립 목표 달성을 위해 수소, NH₃, CH₄, LPG, 메탄올(MeOH) 등 다양한 저탄소 및 무탄소 연료의 사용이 확산되고 있습니다. 하지만 연료가 완전 연소되지 않거나 후처리 없이 배출될 경우, 2차 오염물질이나 온실가스를 발생시킬 수 있습니다.

희성촉매는 연료 특성에 맞춘 특화 촉매 기술을 통해 이러한 연료 슬립 문제를 효과적으로 제어합니다.

• NH₃, MeOH
  SCR과 AOC를 통합해 NOx, NH₃, N₂O를 동시에 제어하는 기술을 개발했습니다. 저온에서도 암모니아 전환율을 높이고, 황 성분에 대한 내피독성도 강화했습니다.

• CH₄
  LNG 추진 선박, 메탄 혼소 엔진, 매립가스 발전 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 고내열성 메탄 산화 촉매를 개발하고 있습니다.

• LPG, MeOH 등 기타 연료
  연료별 특성에 맞춘 산화 촉매(OC)를 적용해 일산화탄소(CO), 탄화수소류 등의 슬립 물질을 정밀하게 산화 처리합니다. 초기 연료 전환 단계의 혼합연료 시스템에도 대응할 수 있습니다.

산업 현실에 기반한 실용적 솔루션

탄소중립을 향한 움직임은 산업 구조와 기술 전략 전반에 깊은 변화를 요구하고 있습니다. 강화되는 환경 규제와 에너지 전환 속도는 기업들에게 새로운 과제를 던졌고, 이에 따라 필요한 대응 역시 점점 더 정교해집니다.
희성촉매는 이러한 변화에 맞서 기술적 차별성과 현장 적용 가능성을 갖춘 솔루션을 준비해왔으며, 심포지엄에서 그 구체적인 방향성과 결과물을 선보였습니다.
자동차 배출가스 저감, 온실가스 대응 촉매 기술을 중심으로, 지속 가능한 산업 전환을 뒷받침할 수 있는 실제적 기술 해법을 제시한 자리였습니다.

이어지는 2편에서는 수소 사회 실현을 위한 수소 생산·활용 촉매 기술과, 연료전지 및 수전해 전극촉매 개발 동향을 이어서 소개하겠습니다.