[뉴 프런티어] 세계 최초 '나노에멀션' 적용한 저감기술 개발

고려대 기계공학부 에너지물질순환연구실

산업화시대 이후 화석연료 사용은 날로 증가하고 있다. 이로 인한 자원 고갈과 이산화탄소() 배출 급증으로 환경오염 문제가 대두되면서 전 세계가 골머리를 앓고 있다. 이에 자연친화적 에너지원으로서 이산화탄소를 배출하지 않는 태양이나 풍력 등 대체 에너지원 개발에 시선이 쏠리고 있다.

고려대 기계공학부 에너지물질순환연구실(책임교수 강용태·사진)은 신재생에너지 중 석탄가스화 및 액화 과정 등에서 발생되는 이산화탄소 가스를 선택적으로 흡수하는 나노흡수제를 연구 중이다. 대용량 시스템에서 주로 사용되는 이산화탄소 제거 방식인 액체 흡수제는 이산화탄소만 흡수하고 이외 가스들은 그대로 방출한다.

이때 이산화탄소 흡수율을 높이려면 온도를 낮춰야 한다. 이 작업에 필요한 흡수제를 냉각시키기 위해 대용량의 냉동 에너지가 필요하다. 냉동기를 작동하는 과정에서 다량의 이산화탄소가 배출된다.

이를 해결하기 위해 기존의 저온 흡수제 성능을 향상시켜 상온에서 활용할 수 있는 흡수제를 개발하는 것이 연구실의 최종 목표다. 특히 기존 고체 나노입자를 첨가한 나노유체 흡수제가 아니라 오일액적을 나노 크기로 흡수제에 분산시키는 나노에멀션 흡수제 연구에 집중하고 있다. 나노 크기로 미세하게 분산된 입자나 오일은 흡수제 내에서의 불규칙한 운동이 흡수제와 이산화탄소 가스가 만나는 계면에서 이산화탄소 확산을 촉진시켜 최종적으로 이산화탄소 흡수 성능을 향상시킨다.

강용태 교수는 “그간 나노에멀션을 활용한 연구는 있었지만 나노에멀션을 이산화탄소 흡수제에 활용해 냉동에너지 절감이나 이산화탄소 발생 저감 기술 개발에 적용하는 것은 우리 연구실이 세계 최초”라고 밝혔다.

나노에멀션 이전의 나노 유체 연구에서는 고체 입자들이 응집 현상으로 배관 내에 가라앉으면서 관내 막힘, 부식 등의 문제가 발생했지만 나노에멀션은 이런 문제를 해결할 수 있다는 설명이다.

강 교수는 “세계 최초로 나노에멀션을 이산화탄소 흡수제로 활용하는 시도를 기반으로 창조적 상상력을 더해 나노스케일 에너지변환 원천기술 개발의 선도그룹으로 자리매김하겠다”고 밝혔다.