▲ 왼쪽부터 이종석 교수(지도교수), 유현정 학생(서강대, 석박통합과정), 백서인 교수(서강대)

이종석 교수 연구팀의 유현정 학생 (석박통합과정)은 저급의 천연가스에 포함된 질소 가스를 제거하고 메탄가스를 정제하기 위하여 고분자 전구체 구조를 설계 및 합성하고 우수한 N₂/CH₄ 분리성능을 지닌 탄소분자체 분리막을 개발하였다.

특히, N₂/CH₄ 분리는 미세한 분자 크기 차이로 인하여 (3.64 vs. 3.80 Å) 기존 고분자 분리막으로는 대부분 선택도가 3이하로 매우 도전적인 분리인데, 신규 폴리이미드 고분자/사다리형태의 폴리실세스퀴옥산 고분자 혼합 전구체의 탄화를 통해 N₂/CH₄ 분리에 적합한 기공 구조를 정밀하게 제어하여 기존 고분자 분리막보다 거의 10배 높은 N₂/CH₄선택도 (~28) 를 달성하였다.

또한, 최근 우리 학과에 부임한 백서인 교수의 시뮬레이션 도움을 받아 개발한 하이브리드 탄소분자체에 존재하는SiOx상의 높은 전자밀도에 의해 유효 기공크기를 더 정밀하게 조절할 수 있음을 증명하였다.

상기 연구 결과는 국제저명학술지인 Journal of Membrane Science (IF = 7.183, JCR 3%)에 발표하였고, 본 논문은 Editor’s choice 에 선정되었다 (https://www.journals.elsevier.com/journal-of-membrane-science/editors-choice/jms-editors-choice-articles-october-2020).

본 연구는 천연가스 또는 바이오가스 정제시 기존에 처리하기 어려운 질소 가스를 효율적으로 제거하기 위한 분리막 개발에 큰 도움을 줄 것으로 기대한다.

(DOI: 10.1016/j.memsci.2020.118814)