탄소포집 비용 줄인다… 숭실대, 이산화탄소 분리 성능 40배 높인 기술 개발
[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 공장에서 나오는 배기가스 중 온실가스의 주범인 이산화탄소만 정밀하게 솎아낼 수 있는 차세대 분리막 기술을 개발했다. 복잡한 장치나 공정 없이 고분자 재료를 섞는 간단한 방식만으로 분리 성능을 40배 이상 끌어올려, 향후 탄소포집(CCUS) 비용을 크게 절감할 것으로 기대된다.4일 숭실대학교에 따르면 화학공학과 안윤호 교수 연구팀은 서강대 이종석 교수팀, 숭실대 엄기원 교수팀과 공동으로 고분자 사슬을 활용해 다공성(구멍이 많은) 소재의 나노 기공 크기를 미세하게 조절하는 기술을 개발했다.
기존에 이산화탄소를 걸러내기 위해 연구되던 다공성 소재(ZIF-8)는 1g당 축구장 절반 이상 크기의 넓은 면적을 가져 주목받았으나, 구조가 유연해 실제 가스가 들어오면 구멍이 벌어지는 한계가 있었다. 이로 인해 크기가 1나노미터(nm)도 되지 않는 이산화탄소와 질소를 정밀하게 분리하기 어려웠다.
연구팀은 이 소재에 유연한 고분자 물질을 혼합하는 해결책을 찾았다. 고분자 사슬이 소재 내부 구멍으로 침투하는 동시에 주변을 감싸면서, 구멍이 멋대로 넓어지지 않도록 고정해 주는 원리다. 마치 촘촘한 그물망을 만들어 원하는 크기의 입자만 걸러내는 체 역할을 하도록 만든 셈이다.
이 기술을 적용한 결과, 이산화탄소와 질소를 분리해 내는 선택도가 기존보다 40배 이상 비약적으로 상승했다.
안윤호 교수는 "복잡하고 비용이 많이 드는 후처리 과정 없이, 기존 분리막 제조 공정에서 고분자를 섞는 것만으로 성능을 크게 높였다"며, "향후 다양한 기체 분리막의 성능을 개선하는 핵심 기술로 활용될 것"이라고 밝혔다.
한편 과학기술정보통신부의 지원을 받아 수행된 이번 연구 성과는 국제 저명 학술지 '앙게반테 케미 인터내셔널 에디션'에 우수 논문(Hot Paper)으로 게재됐다.
[email protected] 김만기 기자
