전인엽 원광대 화공과 교수팀, 우수한 탄소 기반 가스 저장 능력 연구

원광대학교(총장 박성태) 창의공과대학 화학공학과 전인엽(사진) 교수 연구팀이 연구 논문 '지속 가능한 가스 저장: 가장자리 기능화된 그래피틱 나노플레이트의 이산화탄소 활성화'를 국제학술지 ChemSusChem(IF: 8.4) 저널에 게재했다.

전인엽 교수가 교신저자로 참여한 이번 연구는 사우디아라비아 킹 압둘라 과학기술 대학 김석진 박사가 제1저자, 카페 T. 야부즈 교수가 공동 교신저자로 함께 했다.

연구팀은 흑연과 이산화탄소의 기계화학적 반응으로 가장자리가 카르복실기(-COOH)로 기능화된 그래피틱 나노플레이트(ECGnPs)를 제조한 후, 이산화탄소(CO2) 활성화 공정을 통해 활성화된 ECGnPs (Act-GnPs)를 제조했으며, 활성화 조건에 따라 Act-GnPs는 다양한 비표면적을 갖고 수소(H2), 메탄(CH4), 이산화탄소(CO2) 등에 대해 우수한 가스 저장 성능을 가진 것으로 확인했다.

한편, 흑연을 고품질의 물질로 대량 생산할 수 있는 장점이 있는 볼밀 공정은 가장자리만 기능화되고 기저면은 상대적으로 손상되지 않은 채 남아 있어, 적용 분야 확대에 한계가 있었으며, 탄소 물질의 활용 분야 확대를 위해서는 비표면적을 높이는 것이 절대적으로 필요한 가운데 이를 위한 활성화 공정이 필수적이고, 기존의 화학적 활성화 공정 중 가장 많이 사용되는 KOH를 이용한 습식 산화 방법은 부식성이 강하고 인체 건강에 위험하며 고온에서 전기로에 손상을 주기 때문에 새로운 친환경적인 활성화 공정 또한 필요한 상태다

교신저자인 전인엽 교수는 “볼밀 공정과 CO2 활성화를 이용하여 유해한 화학물질과 사용 에너지를 최소화하여 친환경적으로 저렴하게 가스 저장 능력이 우수한 탄소 물질을 제조할 수 있었다”며 “높은 비표면적을 가지는 GnPs의 우수한 특성은 에너지 분야 등에 적용할 가능성이 클 것으로 기대한다”고 설명했다.

▲원광대 화학공학과 전인엽 교수 ⓒ원광대