▲ CO₂ 분리막 소재 개념도.

대면적 규모의 새로운 그래핀 분리막 소재기술이 개발돼 이산화탄소 배출규제로 시장이 확대되고 있는 기체분리막 시장에서 시장 선점 및 원천 소재 기술 개발이 가능할 것으로 기대되고 있다.

미래창조과학부(장관 최문기)는 최근 국내 연구진이 세계 최초로 그래핀을 이용해 최고 수준의 차세대 ‘CO₂ 분리막 소재’를 개발했다고 4일 밝혔다.

이번 연구는 미래부 산하 (재)한국이산화탄소포집및처리연구개발센터(센터장 박상도)의 지원을 받아 한양대학교 박호범 교수팀이 수행했으며 세계적 학술지인 사이언스(Science, 온라인판) 10월4일자에 게재됐다.

이번 연구를 통해 향후 해당 기술개발이 완성돼 기후변화 문제를 해결하는데 있어 현실적 대안인 ‘이산화탄소 포집 및 처리(CCS)’기술에 적용될 경우 CO₂ 포집비용을 혁신적으로 낮출 수 있을 것으로 기대되고 있다.

‘분리막 소재’는 CO₂ 포집 방식 중 하나인 분리막 방식에 활용되는 핵심 소재로 개발완료시 타 방식에 비해 가장 경제적인 방식으로 평가되고 있으나, 기술개발 단계상 초기단계로 아직까지 세계적으로 상용화되고 있지 않은 분야다.

이번 연구는 그래핀과 그래핀 유도체의 크기 조절 및 원자두께의 소재들을 새롭게 적층구조로 배열해 배기가스 중의 이산화탄소를 선택적으로 분리할 수 있다는 것을 세계 최초로 규명한 것이다.

이를 통해 기존 소재 대비 두께를 1/100이상 줄임(5nm이하)으로써 기존 분리막과 비교해 1,000배 이상 성능이 향상된 세계 최고 수준의 CO₂ 분리막 소재를 개발하는 데 성공한 것으로 알려졌다.

이번에 개발된 그래핀 기반 분리막 소재의 경우 지지체를 결합하는데 필요한 물질로 강한 용매를 사용하지 않고 수용성 용액을 이용한 코팅 방식을 사용하는 것으로 대량생산에 매우 용이한 것으로 나타났다.

또한 세계 최초로 그래핀을 적용한 신규 분리막 원천소재와 분리막 제조기술까지 확보해 2∼3년 이내에 조기 상용화 및 기술사업화가 가능할 것으로 예상되고 있다.

박상도 센터장은 “젊은 연구자의 패기와 열정으로 짧은 시간내에 우수한 연구 성과가 도출돼 기쁘다”며 “추가 연구를 통해 도출된 성과에 대한 실증을 조속히 완료해 기술 상용화를 가속화 할 것”이라고 말했다.