동아대학교는 화학공학과 연구팀이 회수와 재사용이 가능한 이온성 액체 기반의 가스 하이드레이트 형성 첨가제를 개발했다고 밝혔다.

사정훈 교수, 강효 교수, 이종환 석사과정생, 조연수 석사과정생이 주도한 이번 연구는 화학공학 전문 국제 학술지인 'Separation and Purification Technology'에 게재됐다.

가스 하이드레이트는 저온·고압 환경에서 물 분자의 수소 결합으로 형성되는 결정성 고체 화합물이다. 천연가스 저장과 수송을 위한 차세대 물질로 주목받지만, 느린 형성 속도에 따라 실제 공정 적용이 이뤄지지 않았다.

연구팀은 상온 액체 상태의 염인 이온성 액체가 물 분자 간 수소 결합 네트워크를 변형시키는 원리를 이용했다. 이를 통해 하이드레이트의 핵 생성과 결정 성장 속도를 크게 향상시켰으며 양이온과 음이온 종류에 따른 경향성 분석으로 형성 촉진 메커니즘을 규명했다.

특히 이미다졸륨 기반 이온성 액체의 자성 및 온도 감응성을 활용해 공정 후 회수와 재사용이 가능한 특성을 확인했다. 이는 지속 가능한 신개념 첨가제로서 활용 가능성을 보여준다.

사정훈 교수는 "이온성 액체의 독특한 성질을 이용해 회수 및 재사용 가능한 하이드레이트 첨가제를 개발했다"며 "앞으로 하이드레이트 기반 천연가스 저장 및 탄소 포집, 수처리 분야로의 활용이 기대된다"고 밝혔다.

강효 교수는 "자성 및 온도 감응성을 갖는 이온성 액체를 도입함으로써 기존 하이드레이트 첨가제의 한계를 넘어서는 지속 가능한 하이드레이트 촉진 전략을 제시했다"며 "첨가제의 구조적 설계 방안을 통해 하이드레이트가 다양한 분야로 활용될 수 있기를 기대한다"고 밝혔다.

이번 연구는 한국연구재단 중견연구, 한국기초과학지원연구원 신진연구자 인프라 지원사업, 한국산업기술기획평가원, 한국에너지기술평가원, RISE 사업의 지원을 받아 수행됐다.