CO₂ methanation 반응을 위한 Ni계 촉매에 관한 연구

Study on Ni-based catalyst for CO₂ methanation reaction

산업화와 더불어 화석연료 사용량이 급증하기 시작하였으며, 온실가스 배출량이 급격히 증가하는 추세이다. 온실가스로 인한 지구 온난화는 홍수, 가뭄, 해수면 상승 등 많은 문제를 발생시키고 있다. 기후변화는 복합적인 요인에 의해 발생되지만 온실가스의 농도가 지구평균기온에 가장 큰 영향을 미치는 요인으로 꼽히면서 지구온난화 및 기후변화를 유발하는 주요 기체인 이산화탄소의 배출양을 감축하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 대기중의 CO₂ 배출제어 기술의 중요성이 높아짐에 따라 CCS (CO₂ Capture & Storage)와 CCU(CO₂ Capture & Utilization)기술이 대표적으로 널리 연구 되고 있다. CO₂ 포집 및 저장 기술인 CCS는 큰 잠재력은 있으나, 적용 지역에 따라 저장 부지 확보가 곤란 하다는 단점이 있는 반면 CO₂를 이용하는 기술의 CCU는 폐기물로 인식되는 CO₂를 자원으로 재활용하는 기술이다. CCU기술은 CO₂를 다양한 생물ㆍ물리ㆍ화학적 전환을 통해 부가가치가 높은 물질로 전환시키는 기술로서 전 세계적으로 많은 관심을 받고 있다. CO₂의 화학적 전환반응 중의 하나인 CO₂ methanation 반응은 CO₂+4H2 → CH4+2H2O으로 나타낼 수 있으며, 메탄이 생성되는 반응이다. CO₂ methanation 반응에 사용되는 촉매는 Ni, Co, Ru, Rh계 촉매로 보고되고 있으며, 그 중 Ni계 촉매의 활성 및 메탄에 대한 선택성이 높고 다른 금속과 비교하여 경제적인 장점을 가지고 있다. 또한 Ni계 촉매는 수소와 반응성이 우수하다고 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 CO₂ methanation 촉매의 성능을 증진시키기 위하여 5 %-30 % Ni를 Ce지지체에 담지하여 Ni담지량에 대한 영향을 평가하였다.