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공업화학 전망, 제18권 제5호, 2015
공기 중 이산화탄소의 직접회수 후 유용한 물질로 만드는 연구
- 공기 중의 이산화탄소를 직접 회수하여 탄소를 격리시켜 다기능 소재를 만들 수 있는 전기화학적 공정 -
공기 중의 이산화탄소를 회수하여 산소와 나노파이버를 만드는 기술을 통하여 건축자재의 저가화뿐 아 니라 더 나아가 지구온난화를 막을 수 있는 기술이 되었다.
최근 탄소섬유는 가볍고 강성이 강한 소재이기 때문에 우주선, 자동차 그리고 각종 산업 등의 구조체에 많이 이용되고 있다.
George Washington University 화학과의 Stuart Licht 교수는 전기전도성을 가진 탄소섬유는 나노구조 에서 그 장점이 극대화될 수 있다고 주장했다. 하지만, 나노구조를 가지고 있는 탄소섬유는 가격이 매우 비 싸다는 문제가 있다. 이에 Licht 교수와 연구팀은 최근 공기 중에 이산화탄소를 회수하여 이를 직접 탄소섬 유로 전환시키고 산소를 배출하는 효율 높고 기존기술 대비 가격저감이 가능한 공정을 발표하였다.
이는 공정이 단순하다는 것 뿐만 아니라 고부가가치 제품의 생산단가를 낮출 수 있는 기술이기도 하다.
이는 “유용하고 안정적이고 간결한 방법을 통하여 이산화탄소를 저장하고 격리시킬 수 있는 방법”이라고 Licht 교수는 소개했다. 그는 또한 만약 이 공정에 신재생에너지를 에너지원으로 사용한다면 이는 대기 중 의 이산화탄소를 제거하는 기술이 될 수 있다고 하였다. 최근, Licht 교수 연구팀은 화학반응에 필요한 열 원을 태양광의 적외선과 가시광선을 이용하여 발생시키는 열을 이용하여 생산/공급하였다.
이 공정에는 용융탄산리튬과 여기 녹아있는 산화리튬을 필요로 한다. 산화리튬은 공기 중의 이산화탄소 와 결합하여 탄산리튬을 생성한다. 용융탄산리튬에 잠겨있는 두 개의 전극에 전압을 걸어주면 산소가 발생 하고 전극의 표면에는 탄소가 석출되고 산화리튬이 생성되게 된다. 그리고 이 과정을 통하여 공기 중의 이 산화탄소를 포집하게 되고 상기 열거된 과정들이 반복되게 된다.
연구팀은 전류 및 조성 등의 탄소섬유의 성장조건을 달리 하여 여러 가지 다른 형태의 나노섬유의 생성과 매우 일정한 형태의 나노섬유의 생산이 가능한 것을 발표하였다. 탄소섬 유의 형성 메커니즘의 규명을 위하여 보다 많은 연구가 필요 하다고 하였다. 배출가스 저감을 위하여 연구팀은 매우 긍정 적인 태도를 보인다. 그들은 이 이산화탄소 회수 기술을 통 하여, 이산화탄소 배출량이 여전히 많은 상황일지라도, 사하 라 사막의 10%에 해당하는 면적을 줄일 수 있다고 했다.
물론 이 기술은 탄소나노섬유의 수요가 엄청나게 급증해 야 한다는 전제를 가지고 있다. Licht 교수는 탄소나노섬유 의 기계적 강도와 경량성은 수요를 급증시킬 것이라고 믿고 있다. 또한 수요의 증가로 인한 대량생산, 그로인한 가격저 감은 그의 기술을 통해 가능할 것이라고 확신하고 있다. 탄 소섬유는 철, 알루미늄, 콘크리트 등의 건축소재의 가격을 대체할 것이다.
출처 : http://www.technologyreview.com 작성 : 김 선 회 (상지대학교)
Figure. 상기 소개된 이산화탄소 회수를 통하여 만
