[에듀플러스]성균관대, 금속유기골격체 소재 활용 신개념 물-에너지 넥서스 기술 개발

(왼쪽부터)성균관대 박호석 교수, 장건 박사 및 김상백 박사과정생(사진=성균관대)

성균관대학교는 박호석 화학공학부 교수 연구팀이 개념 물-에너지 넥서스(Water-Energy Nexus) 기술을 개발했다고 29일 밝혔다. 이는 삼성전자 삼성리서치와의 공동연구를 통해 진행됐다.

신개념 기술인 물-에너지 넥서스는 반도체·이차전지·디스플레이 등 고부가가치 산업 공정에서 발생하는 염·폐수를 효율적으로 처리하면서 이를 에너지 저장이나 자원 회수로 전환할 수 있는 기술이다.

이번 연구에서는 올해 노벨 화학상을 수상한 금속유기골격체(Metal-Organic Framework, MOF)*의 특이한 이온 저장 메커니즘을 활용해 별도의 이온교환막 없이 양이온과 음이온을 동시에 선택적으로 제거하거나 저장할 수 있는 고효율 전기화학 소자 원천 기술을 확보했다. MOF는 금속 이온 또는 금속 클러스터와 유기 리간드가 결합해 형성된 다공성 구조체다.

박 교수팀은 이 구조적 특성을 활용해 Ca²⁺, Mg²⁺ 등의 2가 양이온과 Br⁻, I⁻, Cl⁻ 등의 음이온을 선택적으로 동시에 처리하면서, 약 76Wh/kg의 낮은 에너지 소모로도 안정적으로 작동할 수 있는 전극 기술을 구현했다.

박 교수는 “이번 연구는 염·폐수를 단순히 정화하는 수준을 넘어, 재생에너지 전환과 자원화 가능성을 동시에 제시했다”며 “향후 이차전지, 담수화, 자원 회수 등 다양한 분야로 응용이 확대될 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 리더연구사업 및 미래유망융합파이어니어사업 지원, 그리고 삼성전자 삼성리서치의 협력으로 수행됐다. 연구 성과는 에너지 분야 세계적 학술지 '줄(Joule)'에 게재됐다.

권미현 기자 mhkwon@etnews.com