[뉴스토마토 이세중기자] 국내 연구진이 '꿈의 신소재'로 일컬어지는 그래핀을 이용해 세계 최초로 차세대 ‘CO2 분리막 소재’를 개발했다.
이번 연구를 수행한 한양대학교 박호범 교수는 2일 미래부 브리핑실에서 기자회견을 열고 이같은 내용이 담긴 보고서를 발표했다.
분리막 소재는 CO2 포집 방식 중 하나인 분리막 방식에 활용되는 핵심 소재다. 개발완료시 다른 방식에 비해 가장 경제적인 방식으로 평가되고 있으나, 기술개발 초기단계로 아직까지 세계적으로 상용화되고 있지 않은 분야다.
박 교수는 “이산화탄소 배출량이 나날이 증가하는데 앞으로도 화석연료의 사용은 지속될 것으로 예상되는 상황”이라며 “이에 따라 CO2 포집기술은 필수인데 기존의 습식포집이나 건식포집은 비싸고 대규모 장치가 필요한 반면 분리막 방식은 저렴하고 규모가 작다”고 설명했다.
미래부는 이번 성공으로 향후 기후변화 문제를 해결하는데 있어 현실적 대안인 ‘이산화탄소 포집 및 처리(CCS)’기술에 적용될 경우 CO2 포집비용을 혁신적으로 낮출 수 있을 것으로 기대한다고 밝혔다.
이번 연구의 핵심은 그래핀과 그래핀 유도체의 크기를 조절해 배기가스 중의 이산화탄소를 선택적으로 분리할 수 있다는 것을 세계 최초로 규명했다는 것이다.
그래핀의 깨지는 성질을 활용해 틈을 만들어 그 사이를 조절해 이산화탄소를 통제한다. 적층구조에 따라 이산화탄소를 효과적으로 차단하기도 하고, 이산화탄소만 빠른 속도로 투과시키기도 하는 것이다.
◇그래핀 사이의 크기에 따라 이산화탄소를 차단하거나(왼쪽) 빠르게 통과시키는 모습(오른쪽) (자료제공=미래부)
이를 통해 기존 소재 대비 두께를 1/100이상 줄임으로써 기존 분리막과 비교해 1000배 이상 빨리 이산화탄소를 투과할 수 있다.
이번에 개발된 그래핀 기반 분리막 소재는 지지체를 결합하는데 필요한 물질로, 강한 용매를 사용하지 않고 수용성 용액을 이용한 코팅 방식을 사용해 대량생산에 매우 용이하다.
또, 세계 최초로 그래핀을 적용한 신규 분리막 원천소재와 분리막 제조기술까지 확보해 연구센터와 연구팀은 2~3년 이내에 조기 상용화 및 기술사업화가 가능할 것으로 예상하고 있다.
글로벌워터 인텔리전스에 따르면 오는 2016년 분리막 시장은 37조원까지 확대될 것으로 전망된다. 연구 성과가 기체분리, 해수담수화, 수처리 등 다양한 분야에 상용화될 경우 약 수조원의 매출효과 발생될 것으로 예상된다.
박 교수는 “제작비용은 기존 분리막보다 훨씬 저렴할 것으로 예상되고 무엇보다 아직 상용화를 위한 기술 개발이 완성되지 않아 발전 가능성이 높다”고 말했다.
한편, 이번 연구결과는 세계적 학술지인 사이언스지 온라인판에 4일자에 게재됐다. 네이쳐지는 심사 중이다.