이산화탄소 물렀거라!…고효율 CO₂흡착제 개발

▲ 최민기 KAIST 교수. (사진제공=KAIST)

최민기 KAIST 생명공학과 교수… 기존 문제점 해결

지구온난화의 주범인 이산화탄소(CO₂)를 안정적이면서 높은 효율로 잡아낼 수 있는 흡착제가 개발됐다.

KAIST는 최민기 생명화학공학과 교수팀이 전남대 응용과학과 조성준 교수팀과 공동으로 ‘아민-제올라이트 복합체’를 개발했다고 21일 밝혔다.

이 복합체는 기존 제올라이트 기반 흡착제와 아민 고분자 기반 흡착제의 장점을 결합해 기존 흡착제의 문제점을 해결했다.

지금까지 이산화탄소 포집을 위한 흡착제로는 제올라이트와 아민 고분자를 기반이었다.

이 흡착제들은 에너지 효율이 높고 환경에 해가 없는 장점이 있었다.

그럼에도 알루미늄(Al) 산화물과 규소(Si) 산화물이 결합한 제올라이트 기반 흡착제는 이산화탄소와 수분이 섞여 있을 때는 효율이 급격히 떨어진다.

이산화탄소보다 수분을 먼저 흡착하기 때문이었다.

또 아민 고분자 기반 흡착제는 130℃ 이상으로 가열해 흡착된 이산화탄소를 제거하는데, 그 과정에 요소가 만들어져 흡착 효율이 거의 지면서 흡착 능력을 거의 잃었다.

연구팀은 문제 해결을 위해 아민 고분자와 제올라이트 복합체를 만들었다.

그 결과 제올라이트 흡착제의 수분 취약성과 아민 고분자 흡착제의 재생 불안정 문제를 동시에 해결할 수 있었다.

암모늄 골격의 제올라이트를 고온으로 열처리하면 암모니아가 제거돼 골격에 수소 양이온이 있는 산성 제올라이트가 만들어진다.

이에 염기성 에틸렌다이아민 증기를 처리하면 제올라이트 구멍 안에 CO₂를 흡착하는 아민 기능화가 이뤄진다.

최 교수는 “아민-제올라이트 복합체는 값싸고 대량 생산이 가능한 제올라이트를 사용해 실용화가 가능하다”며 “실용화를 위해 규모를 키우고 합성 방법을 최적화해 CO₂ 흡착 성능을 높이는 연구를 계속할 것”이라고 전했다.

이 연구결과는 지난 달 16일 에너지&환경 과학(Energy&Environmental Science) 온라인판에 게재됐다. 최소망 기자 somangchoi@

▲ 아민-제올라이트 복합체를 이용한 이산화탄소 포집 공정의 개념도. (자료제공=KAIST)