이 교수, 이산화탄소 분리기술 개발

‘제올라이트’ 효율성 향상 위해 노력

대기 및 수질오염 개선에 많은 기여

이병규(건설환경공학부) 교수 연구팀이 지난해 1월 포르투갈에서 열린 국제 학술 대회에서 공기 중 이산화탄소만을 분리하는 녹색 기술을 발표했다. 이 발표로 최우수 포스트 논문발표 상을 받았다.

이 교수 연구팀이 관심 있게 지켜본 물질은 ‘제올라이트’다. 제올라이트는 오늘날 농업, 공업, 환경 분야 등에서 광범위하게 활용되고 있다. 제올라이트의 흡착력은 수질오염 방지를 위해 주로 사용되고 있다.

제올라이트의 내부에는 매우 작은 크기의 구멍이 많이 있다. 이 구멍은 보통 물 분자로 채워져 있다. 제올라이트에 열을 가하거나 압력을 줄이면 구조의 변화 없이 물 분자만 따로 떨어진다. 이후 대기 중에 방치하면 물 분자가 있던 구멍에는 다시 물 분자나 가스가 흡착된다. 이러한 특성을 가진 제올라이트를 폐수에 분말 형태로 넣거나 폐수 처리 장치를 개발해 사용하면 수질 오염 개선 및 방지할 수 있다.

이 교수 연구팀은 효율적인 제올라이트 활용을 위해 제올라이트를 잘게 쪼갠 ‘나노 제올라이트’를 개발했다. 기존의 제올라이트보다 표면적이 넓어져 더 많은 물질이 표면에 붙는 강점을 지니고 있다. 여기에 그치지 않고 이 교수 연구팀은 ‘에틸렌다이아민’을 나노 제올라이트에 결합한 물질(이하 NZ-EDA)을 개발했다. 이 물질은 높은 확률로 이산화탄소만 분리할 수 있다. 이는 공기 중의 이산화탄소 비율이 1%도 되지 않는 것을 감안하면 매우 높은 수준의 기술로 개발된 물질인 것이다. 해당 기술의 개발로 세계적인 문제인 온실가스 해결의 길이 열리게 됐다. 분리된 이산화탄소는 연료용 메탄가스 등으로 재활용 가능하다. 또한 사용된 NZ-EDA를 재사용해도 흡착능력이 거의 떨어지지 않아 경제적이다.

기존에 있던 제올라이트는 온도가 높아질수록 흡착능력이 떨어졌지만 NZ-EDA는 반대로 온도가 높아질수록 흡착능력이 우수해진다. 이 교수는 이를 공장 굴뚝에서 나오는 연기로 예를 들었다. 기존의 제올라이트는 이산화탄소를 연기에서 분리하기 위해 굴뚝의 온도를 낮춰야 했다. NZ-EDA를 사용한다면 굳이 온도를 낮추지 않고 바로 적용할 수 있어 에너지 절약이 가능하다는 것이다.

NZ-EDA는 미세 먼지 해결 등 다양한 분야에서 사용 가능한 전망 높은 물질이다. 미세 먼지의 절반 이상이 연소 가스로 구성돼 있으며 이 가스 안에는 중금속 등의 발암 물질이 존재한다. 이 발암 물질을 NZ-EDA로 분리하며 봄의 불청객이었던 미세 먼지를 해결할 수 있는 열쇠를 찾게 됐다.

이 교수 연구팀이 개발한 다양한 청정 기술은 대기 오염은 물론 수질 오염 개선에도 많은 기여를 했다. 이 덕분에 깨끗한 세상을 만드는 데 한 발 내디딜 수 있었다는 호평을 받고 있다. 녹색 기술에 혁혁한 공을 세운 이 교수에게도 아쉬움은 있었다. 그는 “우리 대학교 내에 장비가 많이 부족해 주로 유니스트에 가서 분석한다”며 “우리 대학교의 연구 여건이 더 개선됐으면 좋겠다”고 토로했다.

이 교수 연구팀은 앞으로 광촉매에 관한 연구를 지속적으로 할 예정이다.

김현진 기자 khj970923@mail.ulsan.ac.kr

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