건설 소재 등으로 활용 "탄소 배출량 줄이면서 자원 재순환 가능“
한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 고동연 교수 연구팀이 이산화탄소를 포집해 건설 소재 등 부가가치 높은 자원으로 만드는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.
최근 이산화탄소를 탄산칼슘 등 고체 탄산염으로 전환하는 기술이 주목받고 있다. 고체 탄산염은 건설 토목 소재, 제지 산업, 고분자, 의학, 식품, 정밀 화학 분야에서 활용된다. 연구팀은 ‘중공사막'(가운데가 비어있는 형태의 막) 형태의 초투과성 분리막을 이용해 이산화탄소를 탄산염으로 전환하는 데 성공했다.
초투과성 중공사막 모듈에 이산화탄소·질소 혼합 기체를 흘려보내면 이산화탄소만 빠르게 분리막을 가로질러, 중공사막 외부의 알칼리 이온과 반응해 탄산염이 생성된다.
연구팀이 개발한 고체 탄산화 시스템은 미세다공성 고분자로 이루어진 초투과성 기술을 통래 기존 기존 공정 유닛보다 5~20배 가량 작은 부피로 기존 공정 대비 50%이상 물질전달 효율을 갖는 고체탄산화 시스템을 구현하는데 성공했으며, 미세 다공성 고분자는 회전할 수 없는 단단한 부분과 고분자 사슬이 뒤틀리는 지점이 반복적으로 나타나는 독특한 구조를 가지는데 기체 분자를 빠른 속도로 투과시킬 수 있어 가스 분리 분야에서 유망한 소재로 주목받고 있다.
부피 대비 표면적이 기존 시스템보다 수 배 이상 높아 장시간의 연속 공정이 가능한 만큼 비용 대비 효율성이 높다.
고동연 교수는 “신기술을 적용해 이번에 새로 개발한 고체 탄산화 시스템을 온실가스 배출량이 많은 발전소나 제철소·시멘트 제조업체 등 관련 산업계의 탄소 배출량을 줄이고 자원 재순환으로 경쟁력을 높이는 기술”이라고 설명했다.
황영은 박사과정생이 제1저자로 참여한 이번 논문은 지난달 국제 학술지 ‘ACS 서스테이너블 케미스트리 앤 엔지니어링'(ACS Sustainable Chemistry & Engineering)에 표지 논문으로 실렸다.