고려대학교 공과대학(학장 김용찬) 화공생명공학과 이기봉(사진) 교수팀이 환경생태공학부 옥용식 교수팀과 함께 폐자원을 이용한 고효율 이산화탄소 흡착제 생산 업사이클링 공정을 개발했다.

이기봉 교수팀과 옥용식 교수팀은 음식물쓰레기, 가축분뇨 등 폐자원에 가스화(Gasification)  공정을 적용해 생산한 탄소 기반 신소재인 바이오차(Biochar)에 물리화학적 활성화 과정을 거친 고효율의 이산화탄소 흡착제를 대량 생산할 수 있는 시스템을 구축했다.

바이오차는 바이오매스 및 폐자원을 열분해해서 얻을 수 있는 토양 유기물(Soil organic matter)과 유사한 형태의 고탄소 물질로 기후변화 저감, 폐기물 관리, 환경정화 및 에너지 생산 등이 가능한 신소재이다.

공동연구팀은 이번 연구에서 가축분뇨 중 계분과 목재부산물의 가스화 공정에서 발생한 바이오차를 이용해 수산화칼륨과 이산화탄소로 활성화 과정을 거쳐 비표면적과 공극률을 극대화한 후 이산화탄소의 고효율 흡착제로의 성능을 평가했다.

그 결과, 수산화칼륨으로 개질한 바이오차의 비표면적과 미세공극이 급격히 늘었으며 이에 따라 바이오차의 이산화탄소의 흡착량도 대폭 향상됐다.

이뿐만 아니라 개발한 바이오차 흡착제는 질소 가스에 비해 이산화탄소에 대한 선택능력도 높았고, 이산화탄소의 흡탈착 연속성 평가결과에서도 10번의 사이클을 거치는 동안 99% 이상의 이산화탄소 제거율이 유지되어 장기간 재사용이 가능할 것으로 확인됐다.

한편, 이 연구결과는 Renewable & Sustainable Energy Reviews(RSER, IF: 12.110)에 출판됐고, 동일 주저자와 그 이론적 배경을 정리한 최신 리뷰 논문까지 2편의 논문이 모두 브릭의 한빛사(한국을 빛낸 사람들)에 선정됐다. 이는 실험 논문으로는 이례적인 성과다.

현재 해당 기술은 ‘바이오차를 이용한 이산화탄소 흡착제 및 이의 제조방법’으로 특허 출원(출원번호: 10-2020-0066045)했으며, 이 외의 공정 기술에 대해서도 추가적인 특허 출원을 진행 중에 있어 기술의 상용화 가능성에 기대를 모으고 있다.  / 공과대학신문