엄격한 환경 규제와 탄소 중립 목표는 시멘트 소성 공정에서 고도화된 질소산화물(NOx) 저감 기술을 요구하고 있 다. 고온, 다량의 분진, 알칼리 및 황 화합물을 특징으로 하는 시멘트 배기가스의 가혹한 조건은 좁은 작동 온도 범위, 암모니 아 슬립(ammonia slip), 촉매 피독 현상 등의 문제를 유발하여 기존의 선택적 비촉매 환원 및 선택적 촉매 환원 시스템의 적 용을 제한한다. 이러한 한계를 극복할 유망한 대안으로 주목받는 촉매 분리막 반응기는 입자상 물질 여과와 촉매 환원 반응 을 단일 연속 공정 단위로 통합한 기술이다. 다공성 분리막 구조가 분진을 사전에 차단함으로써 촉매 비활성화를 방지하고 반응 효율을 크게 향상시킨다. 본 리뷰 논문은 시멘트 산업 적용을 위한 catalytic membrane reactor (CMR) 기술의 최신 동향 을 분석하고, 막 오염(fouling), 고온 밀봉(sealing), 알칼리 열화(degradation)와 같은 주요 기술적 과제들을 심도 있게 다룬다. 나아가 상용화를 가속하기 위해, 본 연구는 CMR을 기존 공정과 연계하는 하이브리드 시스템 설계를 제안하며 실제 배기가 스 환경에서의 장기 파일럿 연구가 필수적임을 강조한다.

Strict environmental regulations and carbon neutrality goals demand advanced nitrogen oxide (NOx) reduction technologies in cement calcination processes. The harsh conditions of cement exhaust gas—characterized by high temperatures, heavy dust loads, and alkali or sulfur compounds—limit conventional selective non-catalytic reduction and selective catalytic reduction systems due to narrow operating temperature windows, ammonia slip, and catalyst poisoning. As a promising alternative, catalytic membrane reactors (CMRs) combine particulate filtration and catalytic reduction into a single continuous unit. The porous membrane structure preemptively blocks dust, preventing catalyst deactivation and enhancing reaction efficiency. This review analyzes recent trends in CMR technology for cement industry applications and addresses key technical challenges, including membrane fouling, high-temperature sealing, and alkali degradation. To accelerate commercialization, we propose the design of hybrid systems integrating CMRs with existing processes and emphasize the necessity of long-term pilot studies under real exhaust gas conditions.

요 약
Abstract
1. 서 론
    1.1. 연구배경
    1.2. 기존 기술의 한계
    1.3. 멤브레인 기술의 필요성
2. 시멘트 킬른 배가스 특성 및 멤브레인 적용 조건
    2.1. 배가스 조성 및 조건
    2.2. 요구되는 멤브레인 물성
3. NOx 제거용 멤브레인 기술의 동향
    3.1. 다공성 세라믹 멤브레인
    3.2. 치밀질 혼합 전도성 멤브레인
    3.3. 촉매 멤브레인 반응기
4. 기술적 해결 과제
5. 결론 및 향후 전망
감 사
생성형 인공지능 활용에 관한 고지
Reference

• 강은희(동국대학교 화공생물공학과) | Eun Hee Kang (Department of Chemical and Biochemical Engineering, Dongguk University, Seoul 04620, Republic of Korea)
• 신민창(동국대학교 화공생물공학과) | Min Chang Shin (Department of Chemical and Biochemical Engineering, Dongguk University, Seoul 04620, Republic of Korea)
• 박소희(동국대학교 화공생물공학과) | So Hee Park (Department of Chemical and Biochemical Engineering, Dongguk University, Seoul 04620, Republic of Korea)
• 허승희(동국대학교 화공생물공학과) | Seung Hee Huh (Department of Chemical and Biochemical Engineering, Dongguk University, Seoul 04620, Republic of Korea)
• 황재연(동국대학교 화공생물공학과) | Jae Yeon Hwang (Department of Chemical and Biochemical Engineering, Dongguk University, Seoul 04620, Republic of Korea)
• 한성우(동국대학교 화공생물공학과) | Sung Woo Han (Department of Chemical and Biochemical Engineering, Dongguk University, Seoul 04620, Republic of Korea)
• 박정훈(동국대학교 화공생물공학과) | Jung Hoon Park (Department of Chemical and Biochemical Engineering, Dongguk University, Seoul 04620, Republic of Korea) Corresponding author