창원대학교 스마트그린공학부 기능성나노소재연구실의 활성탄 이산화탄소 포집 성능 획기적 개선 연구 사진. (사진=창원대 제공)

창원대학교 스마트그린공학부 기능성나노소재연구실(이하 연구실)은 기존 활성탄의 성능을 크게 개선해 이산화탄소 포집 성능을 획기적으로 향상하는데 성공했다고 2일 밝혔다.

연구실에 따르면 활성탄은 비표면적은 높지만, 불균일한 기공 구조로 인해 기체 분리에 비효율적이기에 이산화탄소 포집에는 부적합하다.

최근 연구실에서 개발에 성공한 UTSA-16 유기금속골격체(Metal organic framework, MOF)는30%의 MOF와 70%의 활성탄 분말이 결합될 경우 상온, 대기압에서 활성탄의 이산화탄소 포집 성능은 100%, 이산화탄소/질소 흡착 선택도는 800%까지 비약적으로 증가하는 결과를 얻었다.

이 연구결과는 화학공학 국제전문학술지인 'Journal of Environmental Chemical Engineering(Impact factor=7.968)'에 채택됐으며, 창원대 한상일 교수(교신저자)의 지도하에 Sanjit Gaikwad(주저자) 박사가 수행했다.

창원대 스마트그린공학부 화학공학전공 한상일 교수는 "활성탄은 다공성 소재 중에 제올라이트, MOF에 비해 제조원가가 저렴하다는 장점이 있지만, 불균일한 기공 내부 구조의 한계로 흡착 성능이 낮아 이산화탄소 포집에 활용이 어려웠다. 하지만 특정 MOF와 일정비율로 물리적으로 결합될 경우 흡착성능이 선형이 아니라 기하급수적으로 증가해 제조원가 대비 세계최고 수준의 이산화탄소 포집 성능을 기대할 수 있다. 산업현장에서 이산화탄소 배출시 부과되는 탄소세 비중이 확대됨에 따라 이산화탄소 포집은 시급한 이슈가 됐으며, 연구실에서는 현재 UTSA-16 MOF 대량생산 공정을 개발 중에 있고 다양한 수요기업을 발굴 중에 있다"고 전했다.

한편 이 연구는 '과학기술정보통신부 기본연구', '중소기업기술혁신개발사업'의 지원을 받아 수행됐다.