에너지연, ‘질소산화물 제거’ 금속착화합물 결합 메커니즘 규명

[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 질소산화물을 제거하는 금속착화합물의 결합 메커니즘을 규명했다.

한국에너지기술연구원은 청정연료연구실 윤형철 박사, 계산과학 연구실 이찬우 박사 연구팀이 질소산화물을 대용량·고효율로 제거할 수 있는 대표적인 금속착화합물을 대상으로 흡수성능 차이를 나타내는 핵심인 결합 형성 메커니즘 규명에 성공했다고 23일 밝혔다.

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.

연구진은 금속착화합물과 일산화질소의 기초 반응 분석을 통한 실험조건에서 2가 철 이온(Fe2+)이 다른 금속이온에 비해 반응속도가 빨랐으며, 150배 이상 일산화질소를 흡수할 수 있는 성능을 보였다고 설명했다. 또 전자구조 계산을 통해 철 이온이 최적의 d 궤도 전자수를 가지고 있어 높은 일산화질소 흡수 물성을 가능케 함을 증명했다.

아울러 일반적인 금속착화합물은 한 개의 일산화질소와 결합하지만 싸이올기(-SH)를 갖는 리간드로 구성된 금속착화합물은 한 개 또는 두 개의 일산화질소와 결합할 수 있어 1.5~2배 이상 질소산화물을 흡수할 수 있는 성능을 보였다.

연구진은 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.

윤형철 박사는 “연구결과를 기반으로 저렴하고 성능이 뛰어난 최적의 흡수액을 개발하고 있으며, 흡수액 재생기술 확보를 통해 전자산업(반도체, 디스플레이), 암모니아 혼소 발전을 포함한 질소산화물을 배출하는 다양한 사업장에 적용 가능할 것으로 기대한다”고 했다.