GIST 박지웅 교수 연구팀
고체상태에서 이산화탄소 흡수하는 물질개발
고효율 저에너지 신개념 이산화탄소 제거, 보관 및 재이용 공정 제시
 
 

상온에서 가역적이고 정량적인 방식으로 이산화탄소를 흡수 저장할 수 있는 기술이 GIST 연구진에 의해 개발되었다.
 
GIST(광주과학기술원, 총장 선우중호)에 따르면, 박지웅(45, 신소재공학과 교수, 사진)교수와 김명숙(29, 신소재공학과 박사과정 학생, 사진)학생 연구팀은 수분이나 다른 첨가물이 없이 고체 상태에서도 이산화탄소와 정량적으로 반응하여 염을 형성하는 새로운 수산화아미딘 유도체를 개발하였다.
 
이 화합물은 그 질량 대비 최고 약 27% 까지의 이산화탄소를 흡수할 수 있고 섭씨 60도 이상으로 가열하면 이산화탄소를 다시 기체로 방출하는 특성을 가진다.

대기 중으로 방출되는 이산화탄소는 지구온난화의 대표적인 요인으로서 그 분리ㆍ회수를 위한 여러 방법이 강구되고 있다. 기존 이산화탄소 흡수 공정에 가장 많이 사용되고 있는 알칸올아민수용액은 이산화탄소 흡수 반응이 빠르지만 흡수제의 상당 부분을 구성하고 있는 물의 비열로 인해 높은 재생에너지가 필요하고 부식성, 흡수제 손실 등의 문제가 있다.
 
뿐만 아니라 재생 공정 중에 반응의 부산물이나 용매가 불순물로 나올 수 있어 이산화탄소를 순수하게 재생하기 위해서는 이들의 제거공정이 포함되어야 하므로 흡수제를 직접 이산화탄소 저장체로 사용하기 어렵고 기체연료 중의 이산화탄소를 제거하는 공정에도 사용할 수 없었다.
 
박교수 팀이 개발한 수산화아미딘은 이러한 문제점들을 모두 해결함으로써 그 실용화가 매우 용이하게 한 점에 큰 의미가 있다.

 
박 교수는 이산화탄소 흡착시 수분이 첨가되지 않고 저온에서 탈착이 가능하므로 흡착제의 재생시 에너지 소비가 적은 장점이 있으며 이산화탄소 흡탈착 과정이 청정하여 기체 연료에 불순물로 들어있거나, 잠수함이나 비행기, 우주선과 같은 밀폐된 공간에서 발생하는 이산화탄소를 제거하는데 사용될 수 있을 것으로 기대하고 있으며, 이산화탄소를 재이용하는 합성공정에서 정량적인 고체상의 이산화탄소 공급원으로도 이용될 수 있을 것으로 전망하고 있다.

박 교수의 연구논문은 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)가 출판하는 저명 국제학술저널지 케미컬 커뮤니케이션즈(Chemical Communications) 인터넷판 최근호(2월1일자, Advance Articles)에 실렸다. 또 이 연구를 수행한 김명숙 학생은 이 연구결과로 삼성전자가 주최하는 제 16회 휴먼테크 논문대상에서 장려상을 수상하기도 했다.  

     박지웅 교수       김명숙 박사과정 학생 

 
*논문제목 : 수산화 아미딘의 고체상, 가역적 이산화탄소 포집 (Reversible, Solid State Capture of Carbon Dioxide by Hydroxylated Amidines)

* 웹주소: http://www.rsc.org/Publishing/Journals/CC/article.asp?doi=b921688j


□ Abstract
We present energy-efficient organic sorbents based on the hydroxylated amidine (HAM) derivatives which can capture and store CO2 reversibly in a quantitative manner under clean and dry conditions at ambient temperature.
 
The HAMs were synthesized via lithiation of DBU and DBN followed by reaction with epoxides. The HAMs capture CO2 at room temperature to yield solid organic salts which release CO2 quantitatively above 60 oC.
 
The liquid DBUOH absorbed nearly equimolar amount of CO2 while the solid HAMs (DBUOH)2 and (DBNOH)2 absorbed only 0.1 equivalent of CO2. The rate of CO2 capture and capture efficiency of the HAMs were enhanced as the HAMs were impregnated into porous silica gel particles. The HAM/silica mixture exhibited the reversibility on multiple CO2 capture and release cycles.