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최근 기후변화 대응을 위한 온실가스 감축 대안으로 CCS(Carbon Capture and Sequestration, 이산화탄소 포집·저장)의 중요성이 전 세계적으로 부각되고 있다. 이런 가운데 CCS 기술의 관건인 이산화탄소 포집효율을 획기적으로 높인 물질이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
교육과학기술부는 30일 “카이스트 자페르 야부즈 교수, 알리 조스쿤 교수, 정유성 교수 공동연구팀이 질소 대비 이산화탄소 선택성을 300배 높인 세계 최고 수준의 CO2흡수제를 (재)한국이산화탄소포집및처리연구개발센터의 지원으로 개발했다”고 밝혔다.
CCS란 이산화탄소를 포집해 바다 속 800~3000m 이하 해저 퇴적층에 저장하는 온실가스 감축 기술이다. 주로 발전소·제철소 등 많은 양의 이산화탄소를 배출하는 배출원에 적용하기 위한 것이다.
교과부에 따르면, 현재 CCS 연구의 핵심과제는 고온다습의 극한조건 하에서도 이산화탄소 포집 효율이 떨어지지 않도록 유지하는 것이다. 이산화탄소 포집 기술로는 액상흡수제를 이용한 ‘습식포집기술’, 고체 흡수제를 이용한 ‘건식포집기술’, 필름처럼 얇은 막을 이용하는 ‘분리막 포집기술’이 있다.
기존에 연구됐던 건식흡수제인 ‘MOF(Metal Organic Framework)’나 ‘제올라이트’의 경우 습도가 높은 조건에서 불안정하고, 합성이 비싸다는 단점이 있었다.
이번에 카이스트 연구팀이 개발한 ‘아조-코프(Azo-COP)’는 건식흡수제로, 값비싼 촉매 없이도 합성이 가능해 제조비용이 매우 저렴하다는 장점이 있다. 또 고온다습한 조건에서도 안정적인 특성을 나타냈다고 연구팀은 밝혔다.
연구팀 실험 결과 ‘아조-코프’는 ▶끓는 물이나 공기 중 350℃의 극한 조건에서도 안정 유지 ▶50℃에서 이산화탄소 선택도가 288로 나타나 세계 최고 수준 ▶촉매 없이 고분자 합성이 가능한 점 등의 특징이 있는 것으로 나타났다.
▲질소(파란색 분자)와 이산화탄소(회색·분홍색 분자)가 섞인 기체가 아조코프(Azo-COP)를 통과하면, 질소는 고분자 밖으로 빠져나가고 이산화탄소만 선택적으로 흡착된다.
박상도 CCS R&D 센터장은 “아조-코프를 이산화탄소와 질소(N₂)를 분리하는 실험에 적용한 결과 포집 효율이 수백배 향상된 것으로 나타났다”며 “이 물질은 수분 안정성, 구조 다양성 등 우수한 화학적 특성으로 인해 앞으로 많은 분야에 활용될 것으로 기대된다”고 말했다.
한편, 이번 연구 결과는 세계적 학술지인 ‘네이처’의 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 1월 15일자로 게재됐다.
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고서령 온케이웨더 기자 
