아세틸렌 쉽고 빠르게 분리 성공

[포항] 공업적 용도가 다양한 아세틸렌을 저렴하고 정확하게 분리하는 기술이 개발됐다. 포스텍은 7일 화학과 이은성 교수·통합과정 이재철씨와 기초과학연구원 김기문 교수(포스텍 화학과)·싱가포르 난양공대 배태현 교수팀이 ‘JCM-1’이라는 새로운 3차원 다공성 양이온 구조체를 합성, 이산화탄소와 에틸렌으로부터 아세틸렌을 쉽고 빠르게 분리하는 데 성공했다고 밝혔다.

아세틸렌은 산소와 혼합해 용접에 사용되는 것을 비롯해 합성섬유·합성고무 원료, 유기용매 제조 등 공업적으로 용도가 다양하다. 그러나 다른 기체원료에 불순물로 존재할 때 폭발성이 매우 높고, 촉매활성을 저해시키기 때문에 아세틸렌 분리는 매우 중요하다.

더욱이 이산화탄소와 에틸렌은 분자 크기와 물리적 성질이 비슷하기 때문에 이 기체들로부터 아세틸렌을 분리하기가 매우 어려웠다. 그동안 아세틸렌 분리를 위해 상압 증류법을 주로 사용해왔으나 에너지 소모가 많았다. 이에 연구팀은 에너지 소모를 줄이기 위해 흡착 기반 방법을 사용했다. 금속-유기 구조체(MOFs)라는 다공성 물질에 작용기를 도입·활용하면 원하는 특정 분자만을 선택해서 흡착해 포획한다. 기존에는 한 가지 기체에서만 아세틸렌을 분리해 낼 수 있었지만 JCM-1의 경우에는 이산화탄소와 에틸렌 모두에서 아세틸렌을 정확하게 분리했다.

이은성 교수는 “천연가스와 이산화탄소 등 원료에 불순물로 포함돼 있는 아세틸렌을 정확하게 분리해낼 수 있게 됐다”며 “안정성도 높고 에너지 소모도 적은 만큼 실제 분리 공정에 활용될 가능성이 높다”고 말했다.

이번 연구 성과는 세계적 화학분야 학술지 ‘안게반테 케미(Angewandte Chemie)’에 게재됐다.

김기태기자 ktk@yeongnam.com

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