서강대 연구팀, 고효율 탄화수소 분리 위한 혁신 나노입자 개발

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 고효율 탄화수소 분리를 위한 혁신 나노입자를 개발해 주목된다.

한국연구재단(NRF)은 서강대 화공생명공학과 이종석 부교수 연구팀이 100억분의 1m 이하 초미세 분자 크기 차이를 지닌 탄화수소를 효율적으로 분리할 수 있는 신규 나노입자를 개발했다고 23일 밝혔다.

탄화수소의 효율적인 분리 및 정제 기술 개발은 국가 경제와 지속 가능한 에너지 활용을 위한 필수 과제로 여겨지고 있다. 기존 열에너지 기반 분리 기술의 높은 에너지 소비와 탄소 배출 문제를 해결할 수 있는 분리막 기술이 주목받고 있으나 탄화수소 분자 간 초미세 크기 차이를 분리해야 하는 어려움으로 그동안 기술 개발은 답보 상태다.

이에 연구팀은 원·스텝 용액 합성법을 활용해 기존 탄화수소 분리에 사용됐던 코발트 금속 기반 제올라이트 이미다졸레이트 구조체-67(ZIF-67)에 비정질 알킬아민(트리부틸아민, 트리에틸아민) 결함 구조를 세계 처음으로 도입, 탄화수소 분리에 최적화된 코발트·알킬아민 결함 구조를 가진 나노입자를 새롭게 구현했다.

이 코발트·알킬아민 결함 구조는 기존 ZIF-67이 가진 수분 안전성 취약, 고농도 하이브리드 분리막 제조 한계, 탄화수소 분리에 부적합한 기공 구조 등의 문제를 획기적으로 개선했다.

연구팀은 우수한 수분 안전성, 탄화수소 기체 거름 분리 성능이 강화된 신규 나노입자를 구현하는데 성공했는데, 특히 신규 나노입자는 고농도의 하이브리드 분리막 제조가 가능해 탄화수소 분리 성능을 획기적으로 향상시켰다.

연구팀은 이번 연구를 기반으로 배터리, 촉매 등 에너지 핵심 분야로의 응용을 확대할 계획이다.

이종석 교수는 “이번에 개발된 하이브리드 분리막 소재가 실용화된다면 석유화학 공정에서 탄화수소 분리 효율을 개선해 생산성을 향상시키고 기존 공정의 에너지 소비를 줄여 경제성과 환경성을 동시에 확보할 수 있을 것”이라며 “또 향후 온실가스 배출을 줄일 수 있는 현실적인 대안으로 활용될 수 있다”고 말했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 한우물파기 기초연구, 중견연구사업, 선도연구센터사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘스몰’ 온라인에 지난해 12월 16일 게재됐다.

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