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금속·유기 복합체 소재의 구조와 CO2 흡착성능의 상관관계 규명을 통해 분리막 개발의 지름길 제공
- 미국 화학회가 출판하는 세계적 국제학술지 “JACS”게재 -
□ 미래창조과학부는 차세대 흡착물질로 알려진 금속·유기 복합체(MOF)의 일종인 ZIF-7* 입자의 독특한 이산화탄소 흡착 성질을 세계 최초로 규명함으로써 대표적인 온실가스인 이산화탄소를 포집할 수 있는 분리막 개발에 박차를 가하게 되었다고 발표했다.
* ZIF-7 : ZIF(Zeolitic Imidazolate Framework) 중 7번째로 보고된 물질로 아연금속과 탄화수소 유기물간의 복합체로 높은 구조 안정성을 갖는 물질
o 미래창조과학부에서 2011년부터 추진해온 ｢Korea CCS 2020｣ 사업을 통해 도출된 본 연구성과는 화학분야 저명 학술지인 ‘저널 오브 아메리칸 케미컬 소사이어티 (Journal of the American Chemical Society, JACS)’ 6월 4일자 136권 22호에 게재하였다.
* 논문명 : Thermal Structural Transitions and Carbon Dioxide Adsorption Properties of Zeolitic Imidazolate Framework-7 (ZIF-7)
o 본 연구성과는 고려대학교 최정규 교수팀이 ZIF-7 입자의 열처리에 의한 구조 변화와 이산화탄소 흡착능력의 상관관계를 데이터베이스로 구축함으로써 다양한 조건별 이산화탄소 흡착 능력이 극대화되는 ZIF-7 입자의 형태와 크기를 과학적으로 최초 규명한 것으로, 이산화탄소 포집을 위한 분리막 제작의 효율성을 한층 제고시켰다는데 의의가 있다.
□ 기존 ZIF-7 분리막 제작방법은 ZIF-7의 이산화탄소 흡착특성을 파악하지 못한 상태에서 무작위 시행착오 방식을 통해 제작하다보니 산업적으로 요구되는 높은 이산화탄소 분리능력을 지닌 분리막 제작에 많은 한계점이 존재해 왔다.
o 그러나 향후, 본 연구성과를 토대로 다양한 이산화탄소 분리 조건‧환경에 따라 이산화탄소의 흡착능력을 최대화시킬 수 있는 ZIF-7 입자의 구조와 크기를 바로 확인·적용할 수 있어 이산화탄소의 선택적인 분리막 제작의 효율성을 매우 높일 수 있을 것으로 기대된다.
o 또한 이번 연구 결과를 ZIF-7 외에 다양한 크기의 빈 공간을 갖는 다른 ZIF 물질에도 적용할 경우 물, 이산화탄소, 탄화수소 등의 다양한 물질 분리에 적합한 맞춤형 분리막 개발이 훨씬 용이해질 것으로 예측된다.
※ 글로벌워터 인텔리전스에 따르면 2016년 분리막 시장이 37조원까지 확대될 것으로 전망되고 있어 해당 성과가 CO2 등 다양한 기체 분리 및 수처리에 적용될 경우 수조원의 매출이 기대된다.
□ 한국이산화탄소포집및처리연구개발센터의 박상도 센터장은 “젊은 연구자의 패기와 열정으로 짧은 시간 내에 좋은 연구 성과가 도출되어 기쁘다” 면서 “무조건 새로운 것만 찾는 연구보다는 기존의 한계를 혁신적으로 돌파할 수 있는 실질적 이용 가능한 기술 개발이 필요하다”고 말했다.
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