이산화탄소 포집의 초강력 신소재 COF-999

안녕하세요~흥미롭고 재미있는 과학의 흥. 재. 과입니다!

기후변화 대응에는 여러 가지 방법이 있지만

지구 온난화와 관련하여 이산화탄소 포집 기술이 주목받고 있는데요!

대기 중 CO2의 농도가 매년 늘고 있어 가속화되고 있는 상황 속에서

이산화탄소 포집 기술은 대기 중에 떠도는 CO2를

직접적으로 줄일 수 있는 해결책으로 전 세계 연구진들이 연구 중인데요.

최근 미국 캘리포니아 버클리캠퍼스(UC Berkeley) 야기 박사 연구팀은

지난 10월 23일 COF-999에 관한 연구를 네이처에 게재하면서 많은 주목을 받았습니다

오늘은 이산화탄소 포집과 현재 가장 핫한 물질인 COF-999에 대해 알아보도록 하겠습니다!

이산화탄소 포집 & COF-999

탄소포집기술(CCUS, Carbon Capture, Utilization and Storage)은 이산화탄소를 배출원에서 분리한 뒤,

직접 이용하거나 저장하여 대기 중의 이산화탄소를 줄이는 것을 의미합니다.

현재 'CCSU'는 화력발전, 석탄, 시멘트 생산 등 일부 산업에서 프로젝트를 진행하고 연구 중이지만,

아직까지 비용과 기술적인 문제로 인해 일부 프로젝트를 제외한 상용화 단계까지는 발전하지 못했습니다.

얼마 전 아이슬란드에 설치된 세계 최대 이산화탄소 포집 설비 '매머드'를 가동하였습니다.

이산화탄소를 포집 후 물에 녹여 지하 아래의 현무암 층에 저장하는 시스템을 가지고 있는데요.

현무암은 산화된 마그네슘과 칼슘이 주 구성성분이기에 탄산과 만나게 되면 탄산염을 형성하게 됩니다.

이 탄산염은 안정적인 구조를 가지기에 영구적으로 이산화탄소 저장이 가능합니다.

연간 36,000톤 수준의 이산화탄소를 포집 중이며 이는 연간 7,800대의 내연기관 자동차가 내뿜는 CO2와 같습니다!

하지만 경제적 이익을 얻기 위한 비용은 1톤당 약 100달러 수준이지만 현재는 1,000달러를 사용하고 있는데요.

아직까지 비용문제와 기술적 난제가 있지만 실제로 대규모 운용이 가능하다는 것을 보여주었습니다.

COF(Covalent Organic framework)는 유기 다공성 물질로 공유 결합으로 이루어진 유기 구조체입니다.

공유결합으로 이루어져 있기에 매우 안정적이며 표면적이 넓어 다양한 가스를 흡착하는데 유리한데요!

공유결합하는 물질을 어떻게 하느냐에 따라 흡착되는 가스도 달라지는데,

이번 COF-999는 이산화탄소를 흡착에 있어 매우 유리하게 설계된 물질이라고 할 수 있습니다!

가장 주목할만한 점은 COF-999의 흡착 능력인데요!

연구에 따르면 단 200g의 양으로 일반적인 나무의 1년 이산화탄소 흡수량(40kg)과 동일한 수준의 양을 흡착한다고 알려졌습니다.

심지어 기존 COF 구조의 소재들은 수분에 취약했으나 건조한 환경보다 습도가 약 50% 일 때 2배 이상의 성능을 나타내었고,

재 사용 횟수(CO2 흡수와 방출 사이클) 또한 약 100회 이상으로 우수한 내구성을 지녔습니다!

매머드 같은 대규모 이산화탄소 포집 설비는 미래 기후변화 대응에 중요한 역할을 하지만,

현재까지는 높은 초기 비용과 유지비로 인해 어려움을 겪고 있습니다.

하지만, COF-999와 같은 신소재 개발과 기술의 발전이 있다면,

이산화탄소 포집의 경제성과 효율성을 크게 향상할 수 있을 것이라 기대해 봅니다!

이상 흥. 재. 과였습니다!