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‘중수소’ 추출 신규 메커니즘 개발'미래 에너지원 핵심원료'…경남과기대 오현철 교수팀
정희성  |  raggi@gnnews.co.kr
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승인 2017.12.06  21:34:19
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▲ 오현철 교수

핵융합 미래 에너지원으로 주목받고 있는 ‘중수소’를 수소로부터 효율적으로 분리하는 새로운 메커니즘이 세계 최초로 개발됐다.

이 기술을 이용하면 1g에 3000만 원에 달하는 삼중수소까지 매우 쉽게 분리할 수 있다.

6일 경남과기대에 따르면 에너지공학과 오현철 교수팀은 중수소 분리에 매우 효과적인 ‘플렉시블 금속-유기 골격체(flexible metal-organic framework)’ 시스템을 개발해 미국 화학회지(JACS) 온라인 속보(4일 자)에 공개됐다. 이번 연구는 문회리 UNIST 교수, 마이클 허셔 독일 막스플랑크연구소 박사팀이 공동으로 진행했다. 논문명은 ‘Slective Hydrogen Isotope Separation via Breathing Transition in MIL-53(Al)’이다.

중수소는 수소에 중성자가 하나 더 있는 수소의 동위원소로, 미래 에너지원으로 꼽히는 핵융합 발전의 핵심원료이자 원자력 발전과 연구용 장비 등에 쓰이는 대체 불가능한 자원이다. 그러나 지구상에 존재하는 중수소는 전체 수소 중 0.016%로 극히 미미하고, 수소혼합물에서 중수소를 분리하기도 어려워 매우 비싸다. 또한 수소의 동위원소인 ‘중수소’는 미래의 에너지라 불리는 인공태양을 만드는 핵심 에너지원이며 또 다양한 산업과 과학 분야에 대체 불가능한 자원으로 꼽힌다.

‘플렉시블 금속-유기 골격체’는 기체의 온도나 압력에 영향을 받아 구멍이 커지는 독특한 물질이다. 외부 자극만으로 기공(氣孔)이 팽창하기 때문에 복잡한 설계 없이 동위원소를 분리하는 데 활용할 수 있다.

오현철 교수팀은 대표적인 플렉시블 금속-유기 골격체인 ‘MIL-53’을 이용해 중수소를 효과적으로 분리하는 데 성공했다. 다공성 물질에 외부 자극을 줘서 동위원소 기체를 손쉽게 분리하는 방식을 제안한 최초의 연구라 학계에서 더욱 주목받고 있다.

오현철 교수는 “이번 연구를 통해 수소 동위원소 분리에서 ‘플렉시블 금속-유기 골격체’의 잠재력을 입증할 수 있었다”며 “이 연구는 삼중수소를 비롯하여 다른 동위원소 혼합기체 분리 시스템을 개발하는 데도 새로운 아이디어를 제공할 것”이라고 기대했다.

정희성기자

 


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