화학연, 질소 흡착 극대화한 소재 발견

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천연가스 안에 질소를 효율적으로 흡착하는 물질이 처음으로 발견됐다.

한국화학연구원(원장 이규호)은 장종산 화학공정(CCP) 융합연구단 박사팀이 천연가스 속 질소와 선택적으로 결합하는 흡착물질을 처음으로 발견했다고 10일 밝혔다.

새로 발견된 흡착물질 구조 및 흡착등온선 등
<새로 발견된 흡착물질 구조 및 흡착등온선 등>

장 박사팀이 발견한 흡착물질은 크롬이온·유기물로 이뤄진 0.5~50나노미터(㎚) 크기의 다공성 물질이다. 가스 중 질소와 배위결합(두 개 원자가 결합할 때 전자가 한쪽에서만 제공되는 결합 형태)한다.

장 박사팀이 발견한 흡착물질은 기존 물질보다 29% 이상 흡착효율이 높다. 1기압, 10도씨 환경에서 흡착제 1g당 1.64밀리몰(mmol)과 결합한다. 리튬 제올라이트 흡착제 효율은 1g당 1.27밀리몰이다. 티타늄계 제올라이트 흡착제 효율은 0.7밀리몰 이하다.

질소흡착은 천연가스에서 메탄을 정제하기 위한 필수 과정이다. 고순도 산소 제조를 위해서도 필요하다.

하지만 기존 리튬·티타늄계 제올라이트 흡착제는 극미량만 흡착해 효율이 떨어진다. 더 많은 양을 흡착하기 위해서는 영하 ­161도씨의 저온 공정이 필요해 에너지 소모가 크다.

연구팀은 새로운 흡착물질이 에너지 절약형 고효율 흡착제 개발을 앞당길 것으로 내다봤다. 기체 분리 및 정제용 소재, 액화·천연가스 생산 및 분리 기술 발전에도 도움이 된다.

장종산 박사는 “미래형 질소 흡착 소재 개발을 위한 단초가 마련됐다”면서 “메탄 정제, 순산소 제조기술 효율을 비약적으로 높일 수 있게 됐다”고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com