본 연구에서는 높은 이산화탄소 투과성과 선택성을 가지는 미세다공성 고분자 PIM-1을 합성하고, 나노미터 수준 에서 두께를 정밀하게 조절할 수 있는 water casting 기법을 적용하여 박막복합막을 제조하였다. 제조된 분리막의 성능을 평 가하기 위해 FTIR-ATR, BET, GPC, XRD, TEM-EDS 등의 분석을 수행하였으며, 기체 투과 시험을 통해 CO2/N2 선택성과 투과도를 측정하였다. 연구 결과, 본 연구에서 제조된 박막복합막은 2700 GPU 이상의 CO2 투과도와 약 25의 CO2/N2 선택도 를 나타내며, 기존의 PIM-1 기반 분리막보다 우수한 성능을 보였다. 이를 통해 water casting 기법을 이용한 PIM-1 기반 분리 막이 경제적이고 효율적인 이산화탄소 분리 기술로 활용될 가능성을 제시하였다.

분리막 기반 이산화탄소(CO2) 포집 기술은 에너지 효율이 높고, 공정이 단순하며 모듈화가 가능하다는 장점으로 인해 다양한 산업 공정에서 주목받고 있는 차세대 탄소 저감 기술이다. 본 논문에서는 발전소, 시멘트 생산, 철강 제조, 바이 오가스 업그레이딩 등 주요 산업 공정에서의 CO2 포집 기술을 중심으로, 관련 분리막 소재, 공정 구성 방식을 포함한 실제 산업 응용 사례를 체계적으로 정리하였다. 특히 산업별 배출가스 조성, 운전 조건, 적용된 분리막의 특성과 성능을 비교⋅분 석하고, 시뮬레이션 연구 및 파일럿 규모의 실증 데이터를 바탕으로 분리막 공정의 성능과 한계를 다각적으로 평가하였다. 또 한 각 산업에서의 공정 조건에 따른 분리 전략과 적용 가능성을 제시함으로써, 분리막 기반 CO2 포집 기술의 현재 기술 수준 과 더불어 향후 상용화를 위한 과제 및 공정 최적화 방향에 대한 실용적 시사점을 도출하였다.

본 연구는 육묘기간과 PFAL 내 CO2 농도에 따른 참당귀의 지상부 및 지하부 생육, 광합성 색소 변화, 육묘기간을 평가하 는 것을 목적으로 하였다. 참당귀 종자는 72구 트레이에 파종 하였고 파종 후 40, 50, 및 60일차에 참당귀 묘의 형태학적 특 징과 엽록소 함량을 조사하였다. PFAL 내 온도는 22/19℃ (주간/야간)으로 유지되었고 광주기는 12시간이었다. CO2 농 도는 ambient (475 ± 40μmol∙mol-1), ‘high concentration’ (‘HC’, 758 ± 29μmol∙mol-1), 그리고 ‘very high concentration’ (‘VHC’, 1,197 ± 37μmol∙mol-1) 세 가지 수준으로 설정되었 다. CO2 공급은 자엽이 완전히 전개되고 본엽이 관측되는 파 종 후 20일차에 시작되었다. 파종 후 50일차부터 관부직경, 엽 면적, 뿌리발달, 그리고 건물중이 ambient에 비해 HC와 VHC 에서 높았으며 이는 생육속도가 빨랐음을 의미한다. 하지만 HC와 VHC 간에 건물중은 통계적으로 유의한 차이가 없었 다. 형태학적 관점에서 VHC는 파종 후 60일차에 엽병장이 길 고 엽면적이 넓어져 수평적 캐노피 확장이 이루어졌으며, 생 리적으로는 총 엽록소 함량이 감소하였다. 또한 ambient에 비 해 엽면적 지수가 높고 잎의 두께를 나타내는 지표인 비엽중 이 감소하였다. 이는 생장속도가 빨라져 협소한 플러그 트레 이 환경 내에서 개체 간 경쟁이 이루어진 결과로 판단된다. 따 라서 참당귀의 육묘기간을 단축시키기 위한 적정 CO2 농도는 약 800μmol∙mol-1로 판단되며, 적정 육묘기간은 50일로 사료 된다.

전세계적으로 국제항공 부문의 탄소 감축에 대한 요구가 증가함에 따라 지속가능항공유 (Sustainable Aviation Fuel, SAF)의 사용 확대와 기술개발에 대한 투자가 촉진되고 있다. SAF는 기존 석유 계 항공유 연료와 유사하기 때문에 항공기의 엔진이나 연료 공급 시스템 및 공항의 연료공급 인프라의 구 조적 변경없이 그대로 사용 가능하며(drop-in fuel), 기존 항공유에 일정비율로 혼합하여 사용할 수 있는 장점이 있다. SAF는 전세계적으로 다양한 바이오매스 원료를 사용하여 제조된 바이오항공유(Bio-jet fuel) 와 포집 이산화탄소와 그린수를 사용하여 합성된 재생합성항공유(synthetic-SAF)로 구분할 수 있다. 또한 광합성을 하는 바이오매스를 기반으로 하는 바이오항공유는 전주기평가(life cycle assessment, LCA) 관점 에서 기존 석유계 항공유보다 이산화탄소를 약 80% 저감되며, 탄소중립연료로서 인정받고 있다. 본 논문 에서는 재생합성항공유의 생산을 위한 제조기술로 이산화탄소 포집기술, 역수성가스(Reverse Water-Gas Shift, RWGS) 전환기술, Fischer-Tropsch(F-T) 공정기술과 제조된 재생합성항공유의 연료특성과 제조규 격 및 제조기술 인증에 대한 연구사례를 분석하여 국내 기술개발 필요성과 방향을 제시하고자 한다.

We investigated the effects of supercritical-CO2 treatment on the pore structure and consequent H2 adsorption behavior of single-walled carbon nanohorns (SWCNHs) and SWCNH aggregates. High-resolution transmission electron microscopy and adsorption characterization techniques were employed to elucidate the alterations in the SWCNH morphology and aggregate pore characteristics induced by supercritical-CO2 treatment. Our results confirm that supercritical-CO2 treatment reduces the interstitial pore surface area and volume of SWCNH aggregates, notably affecting the adsorption of N2 (77 K), CO2 (273 K), and H2 (77 K) gasses. The interstitial porosity strongly depends on the supercritical-CO2 pressure. Supercritical-CO2 treatment softens the individual SWCNHs and opens the core of SWCNH aggregates, producing a partially orientated structure with interstitial ultramicropores. These nanopores are formed by the diffusion and intercalation of CO2 molecules during treatment. An increase in the amount of H2 adsorbed per interstitial micropore of the supercritically modified SWCNHs was observed. Moreover, the increase in the number and volume of ultramicropores enable the selective adsorption of H2 and CO2 molecules. This study reveals that supercritical-CO2 treatment can modulate the pore structure of SWCNH aggregates and provides an effective strategy for tailoring the H2 adsorption properties of nanomaterials.

탄소중립을 달성하기 위해 이산화탄소를 포집, 활용, 저장하는 CCUS (carbon capture, utilization, and storage) 기 술이 주목받고 있다. 본 연구에서는 광물 탄산화 공정을 통해 이산화탄소를 탄산염으로 고정하고, 이를 전이금속 탄산염 기반 리튬이온배터리 (LIB) 음극재로 적용하였다. CO2를 탄산염으로 고정후, 이를 이용해 FeCO3를 제작하고, rGO와 PVP와 복합 화하여 음극활물질에 적용하였다. rGO는 전기전도도를 높이고 입자의 응집을 방지해 부피 팽창을 완화했으며, PVP는 계면 활성제로서 입자 표면을 안정화하여 구조적 안정성을 강화하였다. FeCO3-PVP-rGO 복합체 기반한 음극재에 대한 전기화학 테스트를 진행한 결과, FeCO3/rGO 복합체는 1,620 mA/g의 전류 밀도에서 50 사이클 이후에도 400 mAh/g의 용량을 유지하 였다. 본 연구는 CO2를 고부가가치 배터리 소재로 전환하여 차세대 에너지 저장 기술에 기여할 가능성을 시사한다.