[한국기술뉴스] 창원대학교 한상일 교수 연구팀은 코코넛껍질을 기반으로 만든 산소흡수용 흡착제를 개발했다. 개발된 기술은 창원대학교 산학협력단을 통해 특허를 출원(출원번호 제1020220167678호)했다. 특허 명칭은 '산소 흡수용 흡착제 및 이의 제조 방법’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

산소는 생물의 생존에 필수적인 원료입니다. 생물은 산소를 통해 에너지를 생성하고 이를 통해 활동합니다. 그러나, 산소가 부족할 경우 생물은 사망에 이를 수 있습니다. 산소는 생물의 호흡뿐만 아니라 의료나 폐수 처리, 화학 분야 등 다양한 산업에서도 매우 유용하게 사용됩니다. 일반적으로 산소를 분리하기 위해 극저온 증류나 압력 스윙 흡착 기술을 사용합니다. 극저온 증류는 고순도의 산소를 얻을 수 있지만, 전력 소모가 매우 크다는 치명적인 단점이 있습니다. 반면, 압력 스윙 흡착은 전력 소모가 적지만 결과물의 순도가 낮다는 문제가 있습니다. 이러한 단점을 해결하기 위해 다양한 소재를 활용한 흡착제가 개발되고 있습니다.

창원대학교 한상일 교수 연구팀은 코코넛 껍질 활성탄을 이용하여 산소 선택도가 높은 산소 흡수용 흡착제를 개발했습니다.

증기 활성화된 코코넛 껍질 유래 활성탄을 화학적 활성화제와 함께 분쇄합니다. 이후 고온에서 가열해 탄화한 후 탈이온수를 이용해 중화합니다. 중화된 혼합물을 건조한 뒤 ZIF-8이나 MOF-74와 같은 금속 유기 골격체와 에탄올과 함께 혼합합니다. 이 때 그래핀 나노 시트를 포함하는 유기 골격체를 사용함으로써 흡착제의 산소 선택도를 높일 수 있습니다. 혼합물을 상온에서 압력을 가해 원통형 구조로 성형하여 펠릿을 제조합니다.

연구팀은 코코넛 껍질 유래 활성탄에 다양한 금속 유기 골격체를 혼합한 산소 흡수용 흡착제를 제조한 뒤 성능을 비교하였습니다.

코코넛 껍질 유래 활성탄을 금속 유기 골격체와 섞어 사용할 경우 금속 유기 골격체만 사용할 때에 비해 1.5배에서 2배가량 더 많은 산소를 흡수하는 것이 확인되었습니다.

본 발명품을 통해 산소를 선택적으로 흡수해 분리할 수 있으며, 산소 함량이 낮은 고순도의 질소를 생산할 수 있습니다. 본 기술은 산업을 위해 매년 1억 톤 이상 소모되는 산소를 분리할 때 사용 수 있으며, 이를 활용하여 전력 절약이 기대됩니다.