Gas Capture
1. 이산화탄소 흡착제 연구: 지구 온난화로 인해 지구의 평균 온도가 증가하고 있으며 가뭄, 홍수 등의 각종 자연재해들이 발생되고 있어 이는 필수적으로 해결되어야 할 큰 환경문제이다. 이러한 지구온난화의 주된 원인은 산업화 이후에 급격히 발생되는 다양한 온실기체 때문이며 특히 화석연료 사용시 발생되는 이산화탄소는 가장 높은 비율을 차지하고 있다. 따라서 지구 온난화 해결을 위해서는 이산화탄소의 배출량을 효과적으로 감축해야 하며 더 나아가 대기 중 증가된 이산화탄소의 농도를 감축시키는 것 또한 필수적이다. 이를 위하여 우리 연구실에서는 다양한 다공성 소재들의 후 합성 변형(PSM)을 통해 이산화탄소와 높은 친화력을 가지는 분자들의 도입을 시도하고 있다. 특히, 금속-유기 골격체(MOF)에 다이아민과 같은 염기성 물질을 도입하여 저압의 이산화탄소만 선택적으로 제거하는 연구가 활발히 진행 중이다.
2014년 온실기체 구성 비율(IPCC 2014)
금속-유기 골격체 기반 이산화탄소 흡착제
2. 암모니아 흡착제 및 저장체 연구: 암모니아는 인체 및 환경에 유해한 독성 물질인 반면 다양한 화학물질 합성에 사용되는 유용한 재료이다. 최근 암모니아에서 추출한 수소가 친환경 에너지로 사용할 수 있기 때문에 세계적으로 암모니아를 효과적으로 흡착 및 저장하는 방법을 활발히 연구 중이다. 현재 우리 연구실에서는 루이스 산성(Lewis acidic) 열린금속자리(Open-metal site, OMS)를 지닌 금속-유기 골격체(MOF)를 이용하여 루이스 염기(Lewis basic) 암모니아와의 강한 상호작용으로 저압에서 암모니아를 효과적으로 흡착 및 제거하는 연구를 진행 중이다. 더 나아가 후 합성 변형(PSM)을 통해 암모니아와 상호작용이 가능한 산성작용기를 추가로 도입하여 암모니아 흡착 및 저장 성능을 향상시키는 연구도 수행 중이다.
금속-유기 골격체 기반 암모니아 흡착 및 저장체
3. 수소 저장체 연구: 수소는 온실가스를 배출하지 않는 환경 친화적인 에너지 캐리어(Energy-carrier)로 각광받고 있어 전세계적으로 탄소중립 달성을 위한 수소경제 체제 구축을 목표로 수소 생산, 저장, 운송, 활용 관련 기술 개발이 가속화되고 있다. 기존의 수소 저장 및 운송 기술은 700 bar 이상의 고압 및 극 저온에서 수소를 저장하기에 실제 활용에 어려움이 있다는 단점이 있다. 따라서 다양한 분야에서 수소를 효과적으로 저장하는 물질에 대한 연구가 활발히 진행중이며, 특히, 흡착제를 활용하여 소재 표면 및 내부에 수소를 저장하는 기술이 주목받고 있다. 이는 높은 부피 저장 밀도를 가지며 상압, 상온 근처에서 활용 가능하기에 실제 활용성 측면에서 잠재력이 있는 소재이다. 현재 우리 연구실에서는 물리 흡착 기반의 다공성 소재를 활용하여 효과적으로 수소를 저장 및 운송하는 연구를 진행 중이다.
물리흡착 기반 다공성 소재 수소 저장체
