연소 전 이산화탄소 포집 개념도.

발전소 이산화탄소 흡착 새 구조체 발견…흡착효율 60% 높아
정용철 부산대 교수 참여한 국제공동연구진 개발

지구온난화의 주범 이산화탄소를 기존 구조체에 비해 60%나 더 효율적으로 흡착해내는 새로운 구조체를 국내 연구자가 포함된 국제 공동연구진이 찾아냈다.
 

▲ 정용철 부산대 교수.

부산대는 화공생명공학부 정용철 교수를 주축으로 한 국제 공동연구진이 석탄화력 발전소에서 배출되는 이산화탄소를 연소 전(前) 공정에서 효율적으로 포집할 수 있는 나노다공성 유기금속 구조체를 발견했다고 18일 밝혔다.

석탄화력 발전소는 전 세계 이산화탄소 배출량 중 40% 이상을 차지하고 있어 세계 각국은 석탄발전소의 이산화탄소를 줄이는 데 노력을 집중하고 있다.

이산화탄소 포집장치는 고체흡착제의 일종인 유기금속구조체(MOF)가 각광받고 있다.

문제는 수많은 유기금속구조체 가운데 어떤 조합의 구조체가 이산화탄소를 잘 흡착하는지를 찾기가 힘들다는 데 있다.

연구진은 학계에 보고된 6천여개가 넘는 유기금속구조체 가운데 그동안 이산화탄소 포집에 가장 효율적인 것으로 알려진 ‘Mg-MOF-74’구조체 보다도 효율이 높은 ‘NOTT-101/OEt’ 구조체를 발견했다고 밝혔다.

석탄 연소 전 이산화탄소 포집에 적합한 유기금속구조체를 찾기 위해서는 각 구조체의 성능을 일일이 실험적으로 테스트해야하는 어려움이 있다.

연구진은 ‘대규모 분자전산모사’라는 컴퓨터 방법론을 이용해 수많은 유기금속구조체의 성능을 컴퓨터상에서 예측해 ‘NOTT-101/OEt’를 발견했다.

이 구조체는 기존 ‘Mg-MOF-74’ 구조체 보다도 60% 이상 높은 이산화탄소 흡착량을 보였다고 연구진은 밝혔다.

연구진은 또 컴퓨터를 통해 구조체의 성능을 예측하는 데 사용한 컴퓨터 자원과 시간을 머신러닝기법의 하나인 유전알고리즘을 이용해 100분의 1로 단축했다.

이 유전알고리즘을 적용하면 또 다른 새로운 구조체를 발견하는 데도 시간을 획기적으로 줄일 수 있다.

이번 연구결과 논문은 사이언스 어드밴스(Science Advances)지 온라인판에 지난 14일 게재됐다.

정용철 교수와 디에고 고메즈 구알드론 미국 콜로라도 광산대학 화학생명공학과 교수가 제1저자로 참여했다.

이번 연구에는 미국 노스웨스턴대 랜디 스너 교수와 화학과 프레이저 스토다트 교수, 코넬대 펭치 유 교수가 이끄는 계산그룹 등이 참여했다.