발전소에서 배출되는 온실가스인 이산화탄소를 포집할 수 있는 새로운 흡착제가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

미래창조과학부는 고려대 화학과 홍창섭 교수팀이 이산화탄소 포집 성능이 뛰어나면서 발전소 배기가스의 수증기와 산성에도 강한 ‘니켈기반 금속-유기 복합체’를 개발했다고 21일 밝혔다.

발전소 배기가스의 이산화탄소 포집에 이용되는 흡착제는 가스에 포화돼 있는 5∼7%의 물과 산성가스에 안정적인 구조를 유지해야 한다. 금속-유기 복합체는 다양한 가스를 분리하는 데 응용되고 있지만 수분과 산성 조건에서는 구조가 붕괴되는 단점 때문에 이산화탄소 포집제로 활용하는 데 한계가 있었다. 연구팀은 니켈기반 금속과 유기 복합체를 합성해 물과 산성가스를 포함한 배기가스에서 이산화탄소를 선택적으로 분리할 수 있는 물질을 개발했다. 이 복합체는 수소이온농도(pH) 1.8의 강산이나 끓는 물에 1주일 이상 담가둬도 이산화탄소를 흡착하면서도 구조적 안정성을 유지하는 것으로 확인됐다.

연구팀은 세계적으로 이산화탄소 배출규제를 강화하면서 흡착제 시장이 확대되는 상황에서 이 복합체가 ‘습식’, ‘분리막식’과 함께 3대 이산화탄소 포집방법으로 꼽히는 ‘건식’ 흡착제 시장 선점과 원천소재 기술 개발 등에 응용될 수 있을 것으로 기대했다. 이 복합체는 수소이온 전도도가 높아 향후 수소 연료전지의 양성자 교환막에도 적용할 수 있을 것으로 전망했다.

이근재 미래부 연구개발정책관은 “이산화탄소 포집 비용을 탄소배출권 거래가격 이하로 낮출 수 있는 소재·공정기술(CCS) 개발에 지속적으로 투자할 것”이라며 “이번 연구 성과가 온실가스 포집 뿐 아니라 다양한 분야에 응용돼 신산업 창출에 기여하길 기대한다”고 말했다.

미래부 ‘코리아 CCS 2020 사업’의 지원을 받아 수행된 이번 연구 결과는 국제학술지인 ‘앙게반테 케미’(Angewandte Chemie) 온라인판에 게재됐다.