한상일 교수.(사진=국립창원대 제공)

국립창원대학교 공학융합학부 다공성 나노소재연구실은 레몬주스를 이용해 다공성 이산화탄소 포집제를 개발하는 데 성공했다고 10일 밝혔다.

특히 이번에 개발된 레몬주스를 이용한 다공성 이산화탄소 포집제는 유기 용매를 사용하지 않고 물, 레몬주스 및 전이금속을 이용해 대기압 조건에서 합성해 대량 합성이 간단하고 친환경 합성의 장점을 가진다. 특정 환원제를 소량 첨가했을 경우, 개시제로 작용해 결정 성장을 촉진 시켜 합성에 소요되는 시간이 4시간에서 30분으로 크게 줄어드는 것을 이번 연구를 통해 발견했다.

포집제의 비표면적은 1000 m2/g, 기공크기는 0.4~0.6 nm의 초미세 기공을 가져 기존 활성탄, 제올라이트 비해 매우 우수한 이산화탄소 포집 성능, 휘발성 유기화합물 흡착 성능 및 제습 성능을 보여 수십 년간 환경, 제습 분야에서 사용돼 온 재래식 활성탄, 제올라이트를 대체 가능한 물질이다.

합성에 필요한 원재료 또한 매우 저렴해 대량 생산을 통해, 실내 공기 질 개선, 새집증후군 유해물질 제거, 차량 내부 및 실내 이산화탄소 농도 저감 등 다양한 분야에 적용이 가능하다.

또한 물리적 흡착에 기반해 유해물질을 제거하므로, 흡착제를 건조 후 재사용 가능한 장점이 있다.
이 연구 결과는 환경화학공학분야 전문지인 ‘Journal of Environmental Chemical Engineering(IF:7.2, JCR 상위 14%, 영국)’에 게재됐으며, 한상일 교수(교신저자)의 지도하에 가이크와드 산지트 박사 연구원이 참여해 수행됐다.

한상일 교수는 “금속유기골격체(MOF: Metal Organic Framework)는 2025년 노벨화학상 수상으로 세계적 주목을 받게 됐으며, 금속과 유리기간드가 배위결합에 의해 규칙적으로 배열된 결정구조를 가지는 다공성 소재로써 기후변화, 친환경 에너지 관련한 인류 공통의 문제를 해결할 핵심 소재이다. 우리 실험실에서는 연구에 적합한 소량 생산, 고성능을 목적으로 하는 것이 아니라 실생활 적용을 위해 저비용, 친환경, 대량 생산 기술을 실현해 금속유기골격체 입자를 부직포 필터에 결합하거나 펠릿화해 탄소중립, 실내 공기 청정, 제습 분야 등에서 재래식 소재가 가지는 낮은 포집 효율, 내구성 문제 등의 한계를 극복하고자 한다”고 전했다.

한편 이번 연구는 ‘한국연구재단 기본연구 사업’의 지원을 받아 수행됐다.