혼합가스로부터 아산화질소를 분리하기 위한 클라스레이트 기반 온실가스 분리기술(CBGS) 개념도

한국해양대학교 윤지호 에너지자원공학과 교수 연구팀이 클라스레이트 기반 온실가스 분리기술(CBGS: Clathrate-Based Greenhouse gas Separation)을 개발했다.
상온에서 혼합가스로부터 아산화질소(N2O)를 선택적으로 분리 회수하는 기술로 상온‧상압 조건에서 기술적용이 가능하게 됐다.
이에 앞서 윤 교수가 2015년과 2017년에 ‘환경과학과기술’ 논문을 통해 제안한 하이드레이트 클라스레이트의 경우 저온과 고압 유지라는 전제 조건이 있었다.
이번 기술은 유기화합물로 상온‧대기압에서 안정적인 하이드로퀴논 클라스레이트에 기반해 CBGS 공정을 통해 가스를 쉽게 합성, 처리‧활용할 수 있다.
연구팀은 특정한 조건에서 클라스레이트 구조변이 특성을 이용해 온실가스의 선택적 분리가 가능하다는 점을 새롭게 발견했다.
지금까지의 하이드로퀴논 클라스레이트 관련 연구들은 객체분자 포접에 있어 베타-HQ 구조에 중점을 두고 있다.
이번 연구에서는 알파-HQ와 베타-HQ 구조 모두 활용해 클라스레이트의 ‘야누스’ 같은 이중-기능성 메카니즘을 규명했다는 점이 돋보인다.
이러한 혁신적인 기술적 진보성이 고려돼 저널 편집진에 의해 표지논문으로 초청됐다.
아산화질소는 파리기후협약에서 지정돼 우리나라에서도 배출규제 중인 6대 온실가스 중 하나로 이산화탄소보다 300배 높은 지구온난화지수를 나타낸다.
또 아디프산, 질산의 생산 공정과 고체폐기물, 폐수처리시설 등 실제 산업공정에서도 배출된다.
이를 효율적으로 분리 회수 처리해야 올해부터 시행되는 온실가스 배출권 유상할당(10%)에 능동적으로 대처할 수 있다.
윤 교수는 이번 연구결과의 핵심기술을 특허출원해 산업계에 기술이전 준비 중이다.
앞으로 헬륨-3, 삼중수소, 세슘 등 저분자 물질 포획의 적용‧방사선기술 응용연구도 진행할 예정이다.
윤 교수는 “기후변화문제가 갈수록 심각해지는 상황 속에서 이에 대응할 수 있는 연구개발을 진행해 그린뉴딜과 ESG(환경·사회·지배구조)의 세계적인 추세에 대비해야 한다”며 “클라스레이트를 이용해 이산화탄소, 수소를 비롯한 다양한 가스 분리, 저장·원자력폐기물 활용 연구를 지속할 예정이다”고 밝혔다.

                    환경과학과기술(Environmental Science & Technology)의 표지논문

이번 연구는 공주대, 강원대, 일본 산업기술종합연구소(AIST)와 공동으로 진행됐다.
논문은 국제학술지 환경과학과기술(Environmental Science & Technology) 표지 논문으로 선정됐다.

[저작권자ⓒ 에너지단열경제. 무단전재-재배포 금지]