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한국해양대 윤지호 교수, ‘온실가스 분리 및 저장기술’ 개발

기사승인 [0호] 2021.03.17  14:46:36

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- 파리기후협약·탄소배출권거래제 대응 핵심기술 확보

 

   
 

한국해양대학교 윤지호 에너지자원공학과 교수와 공주대학교, 강원대학교, 일본 산업기술종합연구소(AIST)가 공동 진행한 클라스레이트 기반 온실가스 분리기술개발 연구가 환경분야 국제학술지 ‘환경과학과기술(Environmental Science & Technology)’ 표지논문에 선정됐다.

이번 ‘환경과학과기술’ 표지논문으로 선정된 논문은 상온에서 가스 혼합물로부터 아산화질소(N2O)를 효율적으로 회수하기 위한 클라스레이트 기반 온실가스 분리기술(CBGS. Clathrate-Based Greenhouse gas Separation)에 관한 연구결과이다. 또한 논문은 3월 16일 커버이미지와 함께 ‘Recovery of N2O: energy-efficient and structure-driven clathrate-based greenhouse gas separation’이란 제목으로 정식 출판됐다.

윤지호 교수 연구팀은 상온에서 혼합가스로부터 아산화질소를 선택적으로 분리 회수하는 기술을 개발해 상온 및 상압 조건에서 기술적용이 가능하다는 기술적 장점을 나타내고 있다. 윤 교수가 지난 2015년과 2017년에 ‘환경과학과기술’ 논문을 통해 제안한 하이드레이트 클라스레이트의 경우 저온과 고압의 유지가 전제돼야 하는 까다로운 조건이 있었다.

하지만 이번에 발표한 기술의 핵심소재인 하이드로퀴논 클라스레이트는 유기화합물로서 상온 및 대기압에서 안정적이므로 CBGS 공정을 통해 가스를 쉽게 합성, 처리 및 활용할 수 있는 장점이 있다. 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. 또한 아디프산, 질산의 생산공정과 고체폐기물, 폐수처리시설 등 실제 산업공정에서 배출되기 때문에 이를 효율적으로 분리 회수해 처리함으로써 올해부터 시행되는 온실가스 배출권 유상할당(10%)에 능동적으로 대처하는 비즈니스가 요구된다.

특히 주목할 점은 특정한 조건에서 클라스레이트 구조변이 특성을 이용해 온실가스의 선택적 분리가 가능하다는 점이 이번 연구를 통해 새롭게 발견됐다는 사실이다. 지금까지의 하이드로퀴논 클라스레이트 관련 연구들은 객체분자 포접에 있어 베타-HQ 구조에 중점을 두었지만, 본 연구에서는 알파-HQ와 베타-HQ 구조 모두 활용해 클라스레이트의 ‘야누스’ 같은 이중-기능성 메카니즘을 규명했다는 점이 큰 특징이다.

윤 교수는 이번 연구결과에 앞서 이미 지난 2019년 화학공학 분야 저명저널인 ‘Chemical Engineering Science’에 하이드레이트 기반 담수화 및 유용 금속이온추출 기술에 관한 논문으로 표지논문에 초청됐으며 관련 결과로 특허 2건을 등록했다. 아울러 이번 연구결과의 핵심기술 또한 특허출원돼 산업계에 기술이전 준비 중이며, 향후 헬륨-3, 삼중수소, 세슘 등 저분자 물질 포획에의 적용 및 방사선기술 응용연구를 중점적으로 진행할 예정이다.

윤 교수는 “기후변화문제가 갈수록 심각해지는 상황 속에서 이에 대응할 수 있는 연구개발을 지속적으로 진행해 향후 그린뉴딜과 ESG(환경·사회·지배구조)의 세계적인 추세에 기술적 우위를 갖고 대비해야 한다”라며 “앞으로도 클라스레이트를 이용해 이산화탄소, 수소를 비롯한 다양한 가스 분리, 저장 및 원자력폐기물 활용 연구를 지속할 것이다”고 말했다.

해양한국 komares@chol.com

<저작권자 © 해양한국 무단전재 및 재배포금지>
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