포스텍 홍석봉 교수팀, 양이온·칼륨 이용
경제·선택적 고순도 제조 공정 개발 가능
경제·선택적 고순도 제조 공정 개발 가능
국내 연구진이 수소를 상온에서 선택적으로 빠르게 분리할 수 있는 나노다공성 소재를 합성하는 데 성공했다.
포스텍은 홍석봉<사진> 화학공학과 교수팀이 포타슘 양이온과 갈륨을 이용해 지금까지 전혀 보고되지 않았던 새로운 조성의 극미세공을 갖는 제일라이트 분자체(PST-1·포스텍 1번 명명)를 합성하는데 성공했다고 10일 밝혔다.
포스텍에 따르면 홍교수팀은 이 소재를 포항가속기연구소에서 측정한 X-선 회절 데이터 분석을 통해 그 내부에 2.0옹스트롬(Å, 1Å는 100억분의 1m)보다 작은 크기의 균일한 세공(細孔)이 존재함을 확인했다.
특히 연구진은 수소(분자크기 2.89Å)보다 약간 큰 이산화탄소(3.30Å) 또는 아르곤(3.40Å) 혼합가스의 분리 실험을 통해 PST-1이 수소를 상온에서 선택적으로 빠르게 분리할 수 있음을 밝혀냈다.
이번 연구결과는 화학분야 세계 최고 권위 학술지인 `앙게반테 케미(Angewandte Chemie)`지 지난달 31일자 온라인판에 화제논문으로 게재됐다.
이번 연구가 국제적으로 주목받게 된 배경에는 PST-1 제올라이트가 매우 낮은 온도(60℃)에서도 쉽게 물이 빠져나가며 800℃ 이상의 고온에서도 그 구조를 안정적으로 유지할 수 있어 수소나 헬륨 같은 작은 기체분자들에 대한 선택적 분리소재로 적용될 수 있는 가능성을 세계 최초로 제시했기 때문이다.
또 PST-1 제올라이트는 대표적 온실가스인 이산화탄소의 보다 효율적인 분리에도 이용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.
홍 교수는 “현재 사용되고 있는 수소 분리 공정은 300℃ 이상의 고온을 필요하거나 수소 외의 불순물을 제거하는 방식이기 때문에 PST-1 제올라이트의 합성으로 보다 경제적이며 선택적인 고순도 수소 제조 공정 개발이 가능할 것”이라고 밝혔다.
/권종락기자 kwonjr@kbmaeil.com
제올라이트는 ?
제올라이트는 어느 부분에서나 구조가 동일하고 세공의 크기나 모양이 모두 같은 결정이다. 제올라이트의 중요한 성질 중 하나는 세공 입구 보다 큰 기체는 세공에 들어갈 수가 없어 흡착되지 않는다는 점이다. 기체는 종류에 따라 분자 크기가 다르고 제올라이트 역시 종류에 따라 세공 입구의 크기가 달라서 제올라이트를 잘 선택하면 기체 혼합물을 분자 크기에 따라 나눌 수 있다.
