수소 직접분리 나노다공성 소재 합성 성공
포스텍 홍석봉 화학공학과 교수 연구팀
국내 연구진이 수소를 상온에서 선택적으로 빠르게 분리할 수 있는 나노다공성 소재를 합성하는데 성공했다.
교육과학기술부는 포스텍 홍석봉 화학공학과 교수(48) 연구팀이 포타슘 양이온과 갈륨을 이용해 지금까지 보고되지 않았던 새로운 조성의 분자체 ‘PST－1(포스텍 1번)’을 합성했다고 10일 발표했다.
연구 결과는 화학분야에서 세계최고 권위의 학술지인 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie)’지 7월 31일자 온라인판에 화제의 논문(Hot paper)으로 게재됐다.
연구팀은 PST－1을 포항가속기연구소에서 X－선 회절 데이터로 분석한 결과, 내부에 2.0옹스트롬(Å · 1Å는 100억분의 1m)보다 작은 크기의 균일한 세공이 존재한다는 것을 확인했다.
연구팀은 이 제올라이트의 가스 분리 특성을 연구한 결과, 아르곤이나 이산화탄소와 같은 크기가 큰 기체분자들은 흡착하지 않으나, 그 구조가 매우 유연해 가장 작은 기체분자들, 특히 수소기체만을 선택적으로 흡착하는 성질을 밝혀냈다.
연구팀은 실험을 통해 PST－1이 상온에서 수소를 선택적으로 빠르게 분리할 수 있음을 밝혀냈다.
PST－1는 아르곤이나 이산화탄소와 같은 크기가 큰 기체 분자들은 흡착하지 않지만 그 구조가 매우 유연하고 작은 기체분자인 수소 기체를 선택적으로 흡착하는 것으로 나타났다.
PST－1 제올라이트는 대표적 온실가스인 이산화탄소를 보다 효율적으로 분리하는데도 사용될 수 있다고 연구팀은 설명했다.
홍석봉 교수는 “현재 사용되고 있는 수소 분리 공정은 300도 이상의 고온을 필요하거나 수소 외의 불순물을 제거하는 방식이기 때문에 PST－1 제올라이트의 합성으로 보다 경제적이며 선택적인 고순도 수소 제조 공정 개발이 가능하다”고 밝혔다.
홍 교수는 PST-1 제올라이트의 혁신적 분리 특성을 이용한 고순도 수소 분리 공정의 개발이 환경 및 에너지 분야의 핵심적인 기술이 될 것을 고려해 현재 국제 특허를 준비 중에 있다.
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