로듐(Rh)은 촉매 변환기에서 발견되는 가장 희귀하고 귀중한 귀금속 중 하나입니다. 비록 매우 적은 양으로 존재하지만, 차량 배기가스 정화에 중요한 역할을 하며, 촉매 변환기가 종종 도난의 표적이 되는 주요 원인입니다. 이 글에서는 촉매 변환기에 함유된 로듐의 양, 그 양에 영향을 미치는 요인, 그리고 로듐이 왜 그렇게 중요한지 살펴보겠습니다.
1. 로듐이란 무엇인가?
로듐은 백금족 금속(PGM)백금(Pt)과 팔라듐(Pd)과 함께. 뛰어난 능력으로 알려져 있습니다. 질소산화물(NOₓ)을 감소시키다 — 내연 기관에서 배출되는 가장 유해한 오염 물질 중 하나입니다.
- 상징: Rh
- 녹는점: 1,964°C (3,567°F)
- 색상: 은백색
- 주요 용도: 자동차 촉매(전 세계 수요의 80% 이상)
로듐은 지구 지각에서 백만분의 0.000037로 발견되는 극히 희귀한 물질입니다. 금보다 100배 더 희귀하다.
2. 촉매 변환기에서 로듐의 역할
에서 3원 촉매 변환기(TWC)로듐은 백금과 팔라듐과 함께 작용하여 중요한 화학 반응을 수행합니다.
| 기능 | 가스 처리 | 반응 |
|---|---|---|
| 절감 | 질소산화물(NOₓ) | NOₓ → N₂ + O₂ |
로듐은 특히 NO와 NO₂로듐을 무해한 질소(N₂)와 산소(O₂)로 전환합니다. 로듐이 없으면 차량은 스모그와 산성비의 주요 원인인 다량의 질소 산화물을 배출하게 됩니다.
3. 촉매 변환기 내부에는 실제로 얼마나 많은 로듐이 들어 있습니까?
촉매 변환기에 포함된 로듐의 정확한 양은 다음에 따라 달라집니다.
- 차량 유형 (소형차 vs. 트럭)
- 배출 기준 (유로 3, 유로 6, EPA Tier 3)
- 제조사 및 모델
| 차량 유형 | 추정 로듐 함량 |
|---|---|
| 소형차 | 0.05~0.10그램 |
| 중형 차량 | 0.10~0.20그램 |
| 대형 SUV 또는 트럭 | 0.20~0.30그램 |
| 산업용 또는 디젤용 | 0.30~0.50그램 |
심지어 단지 단위당 0.1그램, 가치는 상당할 수 있습니다. 로듐 가격이 초과됨에 따라 그램당 400달러 (최근 몇 년 동안 온스당 25,000달러를 상회하는 최고치를 기록한) 변환기가 왜 가치 있는지 쉽게 알 수 있습니다.
4. 로듐 함량 vs. 다른 귀금속
| 금속 | 일반적인 금액(변환기당) | 평균 가격(USD/g) | 주요 기능 |
|---|---|---|---|
| 플래티넘(Pt) | 1~2그램 | 30~40달러 | 산화(CO, HC) |
| 팔라듐(Pd) | 2~7그램 | 25~35달러 | 산화(CO, HC) |
| 로듐(Rh) | 0.05~0.3그램 | 400~500달러 | 감소(NOₓ) |
로듐 함량은 훨씬 낮지만 전체 귀금속 함량에서 가장 높은 가치 비율을 차지합니다.
5. 로듐 양에 영향을 미치는 요인
- 배출 규정: 더욱 엄격한 기준(예: Euro 6, EPA Tier 3)에서는 NOₓ 감소를 위해 더 많은 로듐이 필요합니다.
- 차량 유형: 엔진이 클수록 촉매 표면적이 더 넓어야 하므로 로듐도 더 많이 필요합니다.
- 변환기 설계: 최신 변환기는 비용과 성능의 균형을 맞추기 위해 최적화된 비율(Pd:Rh 또는 Pt:Rh)을 사용하는 경우가 많습니다.
- 제조업체 전략: 일부 자동차 제조업체는 로듐 비용을 줄이기 위해 팔라듐이나 백금을 더 많이 사용합니다.
6. 로듐이 왜 그렇게 귀중한가
로듐의 가격은 다음에 따라 결정됩니다. 극히 희귀하다, 배출 제어에 대한 높은 수요, 그리고 제한된 채굴 공급 — 주로 남아프리카와 러시아 출신입니다.
- 직접 채굴되지는 않습니다. 백금과 니켈을 추출할 때 나오는 부산물입니다.
- 전 세계 연간 생산량은 30톤 미만3,000톤 이상의 금과 비교됩니다.
- 산업적 수요(자동차 + 화학 촉매)로 인해 가격이 불안정합니다.
7. 로듐 회수 및 재활용
오래된 변환기가 재활용되면 전문 정제업체가 귀금속을 추출합니다. 제련 및 화학 분리. 1톤의 사용된 촉매 변환기는 다음과 같은 결과를 가져올 수 있습니다.
- 백금: ~1,500–2,000그램
- 보장: ~2,000~3,000그램
- 로듐: ~200~300그램
이러한 이유로 재활용은 로듐의 필수적인 공급원이며, 새로운 채굴의 필요성을 줄이는 데 도움이 됩니다.
8. 실제 가치 사례
평균 촉매 변환기에는 다음이 포함되어 있다고 가정해 보겠습니다. 로듐 0.15g 그리고 로듐은 그램당 450달러입니다:
0.15g × 450달러 = 로듐 가치 67.50달러 (로듐만으로도!)
플래티넘과 팔라듐을 추가하면 총 금속 가치는 변환기 하나당 150~300달러를 쉽게 넘을 수 있습니다.
9. 로듐 사용의 미래 동향
비용을 줄이기 위해 제조업체는 다음과 같은 조치를 취합니다.
- 사용 증가 보장 대체품으로서.
- 개발 중 로듐 무함유 촉매 기본 금속이나 페로브스카이트 소재를 사용합니다.
- 최적화 촉매층 설계 더 적은 Rh로 더 높은 효율성을 달성합니다.
그래도 로듐은 남아있다 없어서는 안될 고성능 및 저배출 엔진용.
결론
로듐은 무게 기준으로 촉매 변환기의 극히 일부에 불과하지만, 환경적, 경제적으로 미치는 영향은 막대합니다. 로듐 함량이 0.25g도 되지 않는 촉매 변환기 하나만으로도 유해한 NOₓ 배출을 줄이고 깨끗한 공기를 만드는 데 기여합니다. 로듐의 역할과 가치를 이해하면 촉매 변환기가 왜 기술의 경이로움 그리고 고가 자산.
