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포스텍, 공업용 아세틸렌을 저렴하고 정확하게 분리하는 기술 개발

발행일2018.06.07 15:06
Photo Image<공업용 아세틸렌을 정확하게 분리하는 기술을 개발한 포스텍 연구팀. 왼쪽부터 이은성 화학과 교수, 통합과정 이재철 연구원.>

국내 연구팀이 공업적으로 용도가 다양한 아세틸렌을 저렴하고 정확하게 분리하는 기술을 개발했다. 산업현장에서 에너지 소비를 크게 줄이는데 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

포스텍은 이은성 화학과 교수와 통합과정 이재철 씨가 배태현 난양공대 교수, 김기문 기초과학연구원(포스텍 화학과) 교수와 공동으로 JCM-1이라는 새로운 3차원 다공성 양이온 구조체를 합성, 이산화탄소와 에틸렌으로부터 아세틸렌을 쉽게 분리하는데 성공했다고 7일 밝혔다.

아세틸렌은 산소와 혼합해 용접에 사용되기도 하고, 합성섬유나 합성고무의 원료, 유기용매 제조 등 공업용도로 다양하게 쓰인다. 하지만 다른 기체원료에 불순물로 존재할 때 아세틸렌은 폭발성이 매우 높고, 촉매활성을 저해하기 때문에 아세틸렌 분리는 매우 중요하다.

특히 이산화탄소와 에틸렌의 경우 분자의 크기와 물리적 성질이 비슷하기 때문에 이 기체들로부터 아세틸렌을 분리하기가 쉽지 않다.

Photo Image<흡착 방법으로 아세틸렌을 분리하는 과정 개념도.>

그 동안 아세틸렌을 분리하기 위해서 상압 증류법을 많이 사용했는데, 온도를 높이기 위해서 많은 에너지가 필요했다. 세계적으로 이 과정에 사용되는 에너지 양은 영국의 총 에너지 소모량에 해당될 만큼 막대하다.

연구팀은 에너지 소모를 줄이기 위해 흡착 기반 방법에 주목했다. 금속-유기 구조체(MOFs)라는 다공성 물질에 작용기를 도입해 활용하면 원하는 특정 분자만을 선택해서 흡착해 포획 할 수 있다.

기존에는 한 가지 기체에서만 아세틸렌을 분리해낼 수 있었지만 새로운 3차원 양이온 다공성 구조체인 'JCM-1'을 활용하면 이산화탄소와 에틸렌 모두에서 아세틸렌을 정확하게 분리할 수 있다. 기존 증류법과 달리 상온에서도 사용할 수 있어 분리 공정에서 사용할 때 에너지 소비를 획기적으로 줄일 수 있다.

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

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com

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