[대학저널 신효송 기자] 고려대학교(총장 염재호) 최정규 교수팀이 제올라이트 소재로 한 분리막의 이산화탄소 분리 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다. 연구 성과는 재료화학분야 국제학술지 케미스트리 오브 머터리얼즈(Chemistry of Materials, I.F: 9.45)에 5월 7일자로 온라인 게재됐다.
제올라이트란 고유한 기공 구조를 갖는 무기 다공성 물질로 높은 열적 화학적 안정성을 갖는다. 이러한 특징으로 인해 분리막의 소재로 각광받았다. 그러나 분리막이 형성될 때 필연적으로 생성되는 제올라이트 고유의 기공 크기보다 큰 결함들로 인해 분리 성능이 크게 저하된다. 이로 인해 고성능의 분리막 제작에 어려움을 겪었다.
최정규 교수팀은 간단하면서도 효율적인 방법으로 제올라이트 분리막 내에 존재하는 결함을 메우는 후처리 기술을 개발했다. 제올라이트의 기공 크기보다 크지만 결함의 크기보다 작은 염료를 이용하여 선택적으로 결함을 메우는 방법이다. 이를 이용하면 매우 경제적이면서도 간단하게 분리막 내에 존재하는 결함을 메울 수 있어 분리막의 고유한 성능을 끌어낼 수 있게 된다. 최정규 교수팀은 이러한 기술을 이산화탄소 분리에 적합하다고 알려진 CHA(chabazite, 차바자이트) 구조의 제올라이트 분리막에 적용했다. 이를 통해 이산화탄소/질소 및 이산화탄소/메탄 분리 성능의 향상을 확인했다.
최정규 교수는 “이러한 후처리 기술은 단순히 이번 연구에서 사용된 CHA 종류의 제올라이트 분리막 뿐만 아니라 다른 형태의 제올라이트 분리막에도 적용 가능한 기술이다. 다공성 물질 기반의 분리막 분야에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
한편 이 연구는 한국 이산화탄소 포집 및 처리연구개발센터(KCRC, 센터장 박상도)와 한국연구재단 국제협력사업의 지원으로 수행됐다.
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