[데일리e뉴스= 김지원 기자] 이산화탄소(CO2) 분자를 선택적으로 포획하고 이를 유용한 유기물질로 변환할 수 있는 새로운 물질이 개발됐다.
최근 일본 교토대학, 도쿄대학 및 중국 장수사범대학의 연구원들은 이산화탄소 분자와 친화력이 높고, 유용한 유기물질로 빠르고 효과적으로 전환할 수 있는 다공성(多孔性) 물질을 성공적으로 설계했다고 네이처 커뮤니케이션즈 국제 과학 학술지(Nature Communications)에 발표했다.
대기 중 이산화탄소 양이 증가하는 것을 막을 수 있는 한 가지 방법은 대기에서 탄소를 포획하고 격리시키는 것이다. 그러나 연구원들에 따르면 현재 이용 가능한 방법들은 많은 에너지를 필요로 한다. 또한 이산화탄소의 반응성이 낮으면 이를 효율적으로 포집해 전환하는 것이 어렵다.
연구원들이 개발한 물질은 아연 금속 이온으로 구성된 다공성 배위 중합체(PCP; porous coordination polymer)로 MOF(metal-organic framework)라고도 불린다. 연구원들은 엑스레이 구조 분석 실험을 통해 이 물질이 다른 PCP보다 10배 더 높은 효율로 이산화탄소 분자를 포획한 것을 발견했다.
배위란 중심이 되는 하나의 원자 또는 이온 주위에 몇 개의 이온, 분자가 배열하는 것을 뜻한다. 배위 중합체는 배위 분자가 중합해 생기는 화합물이다.
이 물질은 프로펠러 같은 분자 구조의 유기 성분을 가지며 연구원들은 이산화탄소 분자가 그 구조에 접근할 때 가스 분자를 포획하기 위해 회전 및 재배열된다고 말했다. 이는 PCP안의 분자 통로를 변형해 이 물질이 크기와 형태에 따라 분자들을 구분할 수 있는 분자 체(sieve)로서의 역할을 할 수 있게한다.
또한 연구원들은 이 PCP는 10번의 반응 주기 후에도 촉매의 효율이 감소하지 않아 재활용할 수 있다고 말했다.
교토대학의 기타가와 스스무(北川 進) 공동저자는 "탄소 포집에 대한 가장 친환경적인 접근 방법 중 하나는 석유 화학 및 제약에 사용되는 고리형 탄산염(cyclic carbonates) 같은 높은 가치의 화학물질로 이산화탄소를 재활용하는 것이다"고 말했다.
연구원들은 이산화탄소를 포획해 의류, 가전제품 및 포장 등 여러 곳에 광범위하게 사용되는 재료인 폴리우레탄으로 변환할 수 있다고 말했다.
