금속 유기체에 수소, 이산화탄소 저장 과정 관찰 성공

2019.06.09 10:09
연구를 주도한 강정구 KAIST 교수. KAIST 제공.
연구를 주도한 강정구 KAIST 교수. KAIST 제공.

환경 문제 해결을 위해서는 온실가스인 이산화탄소를 저장 및 처리할 수 있는 기술이 필요하다. 수소를 에너지로 활용하기 위해서는 대량의 수소 분자를 효율적으로 저장할 수 있는 접근전략이 요구된다. 보통 금속유기골격체가 갖고 있는 기공을 통한 저장 방안이 활용된다. 

 

이에 따라 기체 분자들을 금속유기골격체에 흡착시키려는 새로운 소재 개발이 시도되고 있다. 그러나 지금까지는 흡착된 기체 분자의 양을 파악할 수만 있었고 어떤 메커니즘으로 흡착 거동이 이뤄지는지 직접 관찰하기 어려웠다. 

 

KAIST는 강정구 EEWS대학원 교수 연구팀이 금속유기골격체(MOF, Metal Organic Framework)의 각 세부 기공에서 분자가 어떻게 흡착 거동하는지 실시간 분석할 수 있는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다. 

 

연구팀은 X선 회절 측정 장비와 기체흡착 측정 장비를 결합한 실시간 기체흡작 X선 회절 시스템을 개발했다. 이 시스템은 이산화탄소나 수소, 메탄 등을 저장하는 데 활용되는 신규 금속 유기골격체의 기체 분자 흡착과정을 실시간 관찰 가능하다. 

 

연구팀은 금속유기골격체 분자들의 흡착 거동을 기공별로 분리해 관찰 및 측정함으로써 기존에 분석할 수 없었던 분자들의 순차적인 흡착과정을 확인하는 데 성공했다. 이를 통해 기공의 구조 및 흡착 분자의 종류가 흡착 거동에 어떤 영향을 미치는지 분석해 어떤 구조의 금속유기골격체가 저장 소재로 가장 적합한지 제시할 수 있는 방안을 내놨다. 

 

강 교수는 “분자의 실시간 흡착 거동을 물질 전체가 아닌 물질을 구성하는 세부 기공 수준에서 이해함으로써 새 고용량 저장 물질을 세밀하게 개발하는 데 활용할 예정”이라고 말했다.

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