환경 및 에너지 산업에서 주목받고 있는 수소 제조 및 이산화탄소 분리공정을 국내 연구진이 개발했다.
홍석봉 포스텍 교수(화학공학과)와 신지호씨(석박사 통합과정)는 나노다공성 물질인 새로운 형태의 제올라이트(PST-1)를 합성해 이 물질이 수소 기체만을 선택적으로 흡착하는 성질이 있다는 것을 실험을 통해 밝혀냈다.
이번 연구성과는 화학분야 세계 최고 권위지인 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie)’지에 지난달 31일자 온라인판에 화제의 논문으로 게재됐다.
이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 지원하는 도약연구사업(구 국가지정연구실사업)과 21세기 프론티어연구개발사업의 하나인 이산화탄소저감 및 처리기술개발사업단의 지원으로 이뤄졌다.
홍 교수와 신씨는 극미세공을 갖는 제올라이트 분자체를 합성해 수소보다 약간 큰 이산화탄소 또는 아르곤 혼합가스의 분리실험을 통해 제올라이트가 수소를 상온에서 선택적으로 빠르게 분리한다는 사실을 발견했다.
제올라이트가 아르곤이나 이산화탄소와 같은 크기가 큰 기체분자들은 흡착하지 않지만, 그 구조가 매우 유연해 가장 작은 기체분자들, 특히 수소기체만을 선택적으로 흡착한다는 성질을 밝혀낸 것이다. 이 연구는 수소나 헬륨 같은 작은 기체분자들에 대한 선택적 분리가 가능해 이를 소재로 적용할 수 있는 가능성을 열었다는 점에서 세계적인 주목을 받고 있다.
홍 교수는 “현재 사용되고 있는 수소분리공정은 300도 이상의 고온을 필요하거나 수소 외의 불순물을 제거하는 방식이기 때문에 제올라이트의 합성으로 고순도 수소제조공정 개발이 가능하게 됐다”고 말했다.
연구팀은 이번 수소제조 및 이산화탄소 분리공정 기술이 향후 환경 및 에너지분야 핵심기술이 될 것을 고려해 현재 국제 특허를 준비중이다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.co.kr