국내 연구진이 수소를 상온에서 선택적으로 빠르게 분리할 수 있는 나노다공성 소재를 합성하는 데 성공했다.
포스텍(포항공대) 화학공학과 홍석봉 교수팀은 포타슘 양이온과 갈륨을 이용해 지금까지 보고되지 않았던 새로운 조성의 분자체를 합성했다고 최근 밝혔다.
연구진은 이 소재를 포항가속기연구소에서 X-선 회절 데이터로 분석한 결과, 그 내부에 2.0옹스트롬(Å, 1Å는 100억분의 1m)보다 작은 크기의 균일한 세공(細孔)이 존재함을 확인했다.
어느 부분에서나 구조가 동일하고 세공의 크기나 모양이 모두 같은 결정, 즉 제올라이트형의 이 분자체는 ‘PST-1(포스텍 1번)’로 명명됐다.
특히 연구진은 수소(분자크기 2.89Å)보다 약간 큰 이산화탄소(3.30Å) 또는 아르곤(3.40Å) 혼합가스의 분리 실험을 통해 PST-1이 수소를 상온에서 선택적으로 빠르게 분리할 수 있음을 밝혀냈다.
이번 연구결과는 화학분야 세계 최고 권위 학술지인 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie)’지 지난달 31일자 온라인판에 화제논문으로 게재됐다.
연구진은 PST-1 제올라이트의 가스분리 특성을 연구한 결과, 아르곤이나 이산화탄소와 같은 크기가 큰 기체 분자들은 흡착하지 않으나, 그 구조가 매우 유연해 가장 작은 기체분자들, 특히 수소 기체만을 선택적으로 흡착하는 성질을 밝혀냈다.
제올라이트의 중요한 성질 중 하나는 세공 입구보다 큰 기체는 세공에 들어갈 수가 없어 흡착되지 않는다는 점이라고 연구진은 설명했다.
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