한국화학연구원 CCP 융합연구단 장종산·윤지웅 박사 연구팀은 연세대 배윤상 교수팀, KAIST 연구팀, 프랑스 CNRS 연구팀 등과 공동으로 크롬 이온과 유기산 화합물의 골격으로 구성된 하이브리드 나노세공소재가 질소를 효율적으로 흡착할 수 있다는 새로운 특징을 발견했다고 9일 밝혔다.

이러한 질소의 선택적 배위결합 특성은 공기나 셰일가스, 천연가스, 바이오가스의 정제 시 쓰이는 초저온 냉각에너지를 절감하는데 이용할 수 있다.

기존 셰일가스나 천연가스 중 질소 제거에 의한 메탄 정제나 공기 분리에 의한 산소 제조는 주로 상압 기준 –161oC 이하의 초저온 증류법을 사용하고 있어서 과도한 냉각 에너지 소모를 줄이기 위해 상온에서 질소에 대한 흡착강도를 높일 수 있는 새로운 질소 흡착제의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

이번에 발견한 흡착물질은 공기 분리에 사용되는 리튬계 제올라이트 흡착제에 비해 질소 흡착량이 약 29% 이상 향상되었으며, 천연가스나 셰일가스의 주성분인 메탄과 질소의 흡착 분리에도 질소를 선택해서 흡착할 수 있는 특징을 지니고 있다.

이러한 개념은 다양한 질소 함유 기체의 질소 제거용 흡착제와 질소 고정화를 위한 효소모방형 촉매개발에도 적용될 수 있다.

장종산 박사는 “미래형 질소 흡착소재 개발을 통해 메탄 정제의 초저온 냉각에너지 절감은 물론 순산소 제조 기술의 에너지 효율 향상에도 기여할 것으로 기대된다”고 연구의의를 밝혔다.

이번 연구는 미래창조과학부와 국가과학기술연구회에서 지원하는 화학공정 융합연구단 과제와 미래창조과학부에서 지원하는 글로벌프론티어사업의 하이브리드 인터페이스 기반 미래소재연구단 과제의 일환으로 재료과학분야의 세계적인 학술지 ‘네이처 머티리얼즈(Nature Materials, IF=38.891)’紙 논문으로 온라인판에 최근 공개됐고(2016년 12월 19일) 해당 연구결과는 한국과 미국특허로도 출원된 바 있다.