기존 제품보다 성능이 최대 473배 향상된 이산화탄소 분리 플라스틱 소재가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

이 소재는 화력발전소에서 나오는 이산화탄소를 효과적으로 분리,포집할 수 있으며 대기 중 이산화탄소 농도를 줄이려는 각국의 움직임과 맞물려 다양한 분야에 활용될 것으로 기대된다.

한양대 이영무 교수팀은 이산화탄소 분자와 이온에 대한 투과 성능과 분리 효율이 높은 폴리이미드계 플라스틱 소재(TR－1－450)를 개발하는 데 성공했다고 11일 발표했다.

이 연구 성과는 미국의 과학저널 사이언스 12일자에 실렸다.

이 교수팀은 가용성 폴리이미드(polyimide) 고분자를 섭씨 350~500도의 고온에서 녹인 다음 탄소－탄소 연결 구조의 모양을 원하는 형태로 바꿀 수 있도록 분자들을 배열했다.

이를 통해 모래시계 형태의 구멍을 만들어 이산화탄소 등의 기체를 분리,투과시켰다.

연구팀은 그 결과 이 소재가 1610배러(투과도 단위)의 이산화탄소 투과율을 보여 기존의 폴리이미드 소재(5.9)와 셀룰로오즈 아세테이트(3.4)에 비해 각각 273배,473배 높은 투과도를 가진다는 사실을 밝혀냈다.

기존 화합물은 이산화탄소의 압력이 높아질 경우 성능이 급격하게 감소하지만 이 소재는 지속적인 성능을 보인다는 것도 발견했다.

이영무 교수는 "미래 청정에너지원으로 기대되는 석유화학공정에서 선택적인 수소 분리 및 고순도 질소를 생산하는 분리막 기술 공정에 쓰일 수 있다"며 "적절한 화학 처리를 하면 고분자 전해질 연료전지에도 응용 가능할 것"이라고 밝혔다.

현재 기체 분리에 쓰이고 있는 물질들은 제올라이트와 셀룰로오즈 아세테이트가 대표적이다.

이들 중 제올라이트는 제조의 어려움 때문에 아직 일반화되지 못했으며 셀룰로오즈 아세테이트는 효율성으로 인해 대단위 화학공정 등에 쓰이지 못하고 있다.

오춘호 기자 ohchoon@hankyung.com