화학연·연세대 교수팀 등 공동
한국화학연구원은 CCP융합연구단 장종산·윤지웅 박사팀이 배윤상 연세대 교수팀 등과 공동으로 기존 흡착제에 비해 질소 흡착량을 30% 가량 향상시킨 '하이브리드 나노세공 소재'를 개발했다고 10일 밝혔다.
나노세공 소재는 금속이온과 유기물로 구성된 미세 구멍을 갖는 물질로, 구멍 크기가 0.5∼50나노미터에 달한다. 천연가스에 함유된 메탄의 높은 열량을 유지하려면 연료가 되지 못하는 일종의 불순물인 질소를 제거해야 하고, 공기 중 산소의 연소 효율 향상과 환경오염 저감을 위해서도 질소를 분리해야 한다.
그동안 셰일가스나 천연가스에서 질소를 제거해 메탄을 정제하거나 공기에서 산소를 제조하려면 영하 161℃ 이하의 초저온 증류법을 이용해 에너지 소비가 컸다. 연구팀은 크롬 이온과 유기물질로 구성된 나노세공 소재가 질소를 강하게 흡착하고, 메탄이나 산소보다 질소를 더 선택적으로 흡착할 수 있음을 발견하고, 이를 흡착제로 개발했다. 이 흡착제는 공기 분리에 사용되는 리튬계 제올라이트 흡착제에 비해 질소 흡착량이 29% 이상 향상됐으며, 천연가스나 셰일가스에서 질소를 선택해 흡착할 수 있었다. 장종산 박사는 "메탄 정제 시 냉각에너지 사용을 줄이면서 순산소를 제조할 때 에너지 효율 향상에도 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.이 연구결과는 재료과학분야의 국제 학술지 '네이처 머티리얼스' 온라인판에 실렸으며, 국가과학기술연구회의 '화학공정 융합연구단'과 미래부의 글로벌프론티어사업의 지원을 받아 수행됐다.
대전=이준기기자 bongchu@
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