국내 연구진이 미세먼지의 주요 원인인 질소산화물을 제거할 수 있는 '흡수액 재생기술'을 개발하는데 성공했다.

한국에너지기술연구원 청정연료연구실 윤형철 박사 연구진과 계산과학연구실 이찬우 박사는 질소산화물을 대용량, 고효율로 제거할 수 있는 대표적인 금속착화합물을 대상으로 흡수성능 차이를 나타내는 핵심인 금속착화합물의 결합 형성 메커니즘 규명에 성공했다고 23일 밝혔다.

이에 따라 연구진이 현재 개발하고 있는 저온(100℃ 미만) 질소산화물, 황산화물 제거 흡수액*에 일산화질소를 고효율로 제거할 수 있는 최적의 흡수액을 설계하는데 활용될 계획이다.

배출되는 질소산화물은 대부분 일산화질소(연소공정의 경우 90% 이상)로 구성되며, 물에 잘 녹지 않는 일산화질소를 제거하는 것이 기술의 핵심이다. 제거 기술 중 금속착화합물 흡수액은 일산화질소를 산화과정 없이 금속이온에 직접 결합시켜 제거해 질산 폐수 발생을 최소화하는 기술이다. 

연구진은 현재 흡수액 개발과 함께 흡수액의 장시간 사용을 위한 재생기술을 집중적으로 개발하고 있어 경제성・환경성을 갖춘 기술의 상용화를 앞당기고 있다.

또한 최적의 흡수액 설계를 위해 금속착화합물을 구성하는 금속이온과 리간드의 조합에 따른 다양한 금속착화합물들의 일산화질소 흡수성능 평가를 수행했으며 실험과 계산과학을 기반으로 금속착화합물과 일산화질소의 결합 형성 메커니즘을 증명했다.

연구팀은 계산과학을 통해 싸이올기를 갖는 금속착화합물의 판상 분자구조가 전자 구조를 변화시켜 추가적인 일산화질소 결합 자리를 만들어 흡수액 내 두 개의 구조가 모두 안정적으로 유지되는 것을 확인했다. 

이러한 금속착화합물은 일산화질소의 모든 농도 범위에서 두 가지 형태의 결합구조로 존재하는데, 농도가 높을수록 두 개의 일산화질소와 결합하는 비율이 증가한다. 이는 1994년 네이처에 보고된 일정 농도(500ppm) 이상에서만 두 개의 일산화질소 결합구조를 갖는다는 주장과 다른 결과로, 실험과 계산과학을 통해 연구진이 제시한 메커니즘과 일치함을 확인했다. 

기존 주장의 경우 경계 농도에서 두 가지 형태의 농도가 비연속성을 가짐에 따라 물리적 의미가 약한 반면에, 이번 메커니즘을 따를 경우 넓은 범위의 농도에서 두 가지 형태의 비율을 정확하게 계산해 보다 정확한 일산화질소 흡수 성능 예측이 가능하다. 

[전국매일신문] 대전/ 정은모기자 
J-em@jeonmae.co.kr

대전/ 정은모기자 다른기사 보기