동아대학교는 최근 화학공학과(BK21 FOUR) 연구팀이 회수·재사용 가능한 '이온성 액체 기반 가스 하이드레이트 형성 첨가제'를 개발했다고 26일 밝혔다.
연구팀은 사정훈 화학공학과 교수(교신저자), 강효 교수(공동교신저자), 이종환 석사과정생(제1저자), 조연수 석사과정생(공동 제1저자) 등으로 구성됐다.
가스 하이드레이트는 저온 및 고압 환경에서 물 분자의 수소 결합을 통해 형성되는 결정성 고체 화합물이다. 천연가스 저장·수송에 활용될 수 있는 물질로 주목받고 있다. 그러나 물질 전달 제한으로 인해 형성 속도가 느려 실제 공정에 적용되진 않고 있다.
연구진은 상온에서 액체로 존재하는 염인 이온성 액체가 물 분자 간 수소 결합 네트워크를 변형시키는 원리를 활용했다. 이를 통해 하이드레이트의 핵 생성 및 결정 성장 속도를 향상했으며, 양이온과 음이온 종류에 따른 경향성을 분석해 하이드레이트 형성 촉진 메커니즘을 규명했다.
또한 이미다졸륨 기반 이온성 액체가 가진 자성 및 온도 감응성을 바탕으로 공정 사용 후 회수 및 재사용이 가능하다는 점을 확인, '지속가능한 신개념 첨가제' 활용 방안을 제시했다.
한편 이번 연구는 △한국연구재단 중견연구 △한국기초과학지원연구원 신진연구자인프라지원사업 △한국산업기술기획평가원 △한국에너지기술평가원 △RISE 사업 등의 지원을 받아 수행됐다.
연구 결과는 'Magnetic and thermo-responsive imidazolium-based ionic liquids as recoverable and reusable kinetic promoters for CH4 hydrate formation toward solidified natural gas storage'(자성 및 열감응성 이미다졸륨 기반 이온성 액체의 회수 및 재사용 가능성 메탄 하이드레이트 형성 첨가제 개발)라는 제목으로 화학공학 국제학술지 'Separation and Purification Technology'에 게재됐다.