'미세먼지 원인 물질을 친환경 물질로' 전환 기술개발 지스트 공동연구팀 "질소산화물 저감 등 효과" 신재원 기자 wnews1367@naver.com

2021년 03월 29일(월) 11:52

지스트 연구진을 포함한 공동연구팀이 미세먼지 원인 물질을 친환경 물질로 전환하는 기술을 개발했다. (표 제공 = 지스트)

[국민환경방송 신재원 기자] 지스트 연구진을 포함한 공동연구팀이 미세먼지 원인 물질을 친환경 물질로 전환하는 기술을 개발했다.

29일 지스트(광주과학기술원·GIST)에 따르면 신소재공학부 최창혁 교수 연구팀은 KAIST 김형준 교수, 숙명여자대학교 김우열 교수 연구팀과 함께 미세먼지의 주요 원인인 일산화질소(NO)를 고부가가치 화합물인 하이드록실아민으로 전환하는 기술을 개발했다.

하이드록실아민은 NH2OH의 화학 구조를 가지는 물질로, 나일론의 원료인 카프로락탐(caprolactam) 생산의 주원료다. 상온에서 액체로 존재하며 암모니아와의 높은 반응성으로 인해 그린수소 사회의 효과적인 수소저장 물질로 여겨지고 있다.

연구팀은 원자 수준으로 안정화된 철 이온 촉매의 활용과 계산·분광학 기초연구를 토대로 설계된 기술을 접목, 실제 반응공정에서 선택적으로 친환경 물질인 하이드록실아민을 생산하는 데 성공했다고 설명했다.

지구 대기의 78% 정도를 차지하는 풍부한 원소인 질소는 육상·해양·대기를 순환하며 인류를 포함한 생태계의 생존에 중요한 역할을 한다.

하지만 축산업·농업·운송업·산업과 에너지 부문에 대한 수요 증가는 막대한 양의 질소산화물을 유입시켰으며, 이로 인한 지구 내 질소 순환계의 심각한 불균형은 산성비·토양 산성화·수질 오염 등의 환경오염뿐만 아니라 최근 심각한 사회문제로 대두되는 미세먼지의 근본적인 원인으로 지목되고 있다.

연구팀은 다양한 분광학 기초실험을 통해 산화된 단원자 철 이온이 일산화질소의 환원을 촉진함을 확인했다. 나아가 전해질의 산성도 조절을 통해 하이드록실아민의 생산량 제어에 성공했다.

연구진팀은 이 같은 결과를 바탕으로 추가적인 외부의 에너지 공급 없이 일산화질소로부터 안정적인 하이드록실아민 생산에 성공했으며, 기술의 실용적 활용 가능성을 확인했다고 밝혔다.

지스트 신소재공학부 최창혁 교수는 "이번 연구 성과는 미세먼지의 중요원인인 질소산화물의 저감과 동시에 섬유 생산의 원재료 확보뿐만 아니라 그린수소 저장 등 1석 3조 이상의 활용이 가능하다"며 "배기가스 등 환경오염물질을 우리의 삶에 유용한 물질로 전환하는 친환경 시스템 확립이 가능할 것으로 기대하고 있다"고 말했다.

지스트 최창혁, KAIST 김형준, 숙명여자대학교 김우열 교수 공동연구팀의 이번 연구는 한국연구재단 미래소재디스커버리와 신진중견연계 사업 과제의 지원을 받아 이뤄졌다. 연구 성과는 세계적인 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature communications)에 지난 25일자로 온라인 게재됐다.

지스트 연구진 등 공동연구팀. 왼쪽부터 김우열 교수(숙명여대), 최창혁 교수(GIST), 김형준 교수(KAIST), 김동현 박사과정생(GIST), Stefan Ringe 교수(DGIST). (사진 제공 = 지스트)