전남대 김진수 교수(석유화학소재공학과)
대기 중 수분 추출 위한 최적의 재료 발견
전남대학교 석유화학소재공학과 김진수 교수 연구팀이 대기의 불확실성을 고려해 공기 중에서 수분을 추출할 때, 최적의 재료를 선정하는 방법을 제시해 화제다.
김진수 교수팀은 하이브리드형 제습 공정을 도입해 흡착 기반의 수분 추출 및 제어 공정에 대한 ▲키네틱 레벨에서의 수분 흡착 거동 분석 ▲공정 레벨에서의 불확실성에 대한 연구 결과를 발표했다. 서로 다른 물 흡착 특성을 가지는 금속 유기 골격체(MOF: Metal-organic x-frameworks) 물질 세 가지와 세 가지 다른 기후 조건을 맵핑했으며, 이를 위하여 2단계 불확실성 정량화(TSSP: Two-stage Stochastic Programming) 기법을 도입했다.
연구팀은 이를 통해 대기 조건의 변동성을 고려한 최적의 재료를 선정하는데 기여할 수 있으며, 가장 핵심적인 공정 인자로써 ‘생산성’이 중요하다는 결론을 도출했다. 이 연구는 조지아공과대학교(Matthew J. Realff 교수 연구실)와 공동으로 수행했다.
한편, 공기 중에서 수분을 추출하는 기술(AWE, Atmospheric Water Extraction)은 UN의 지속가능 개발목표(SDGs) 중 하나인 Clean Water and Sanitation에 부합하는 것으로, 이번 연구처럼 그린에너지를 활용해 공기 중 수분을 추출하는 기술의 중요도는 더욱 높아질 것이다.
이 연구는 지속 가능하며 분산된 물 공급 시스템 개발에 기여할 것으로 기대를 모은다. 이뿐만 아니라 실내의 습도 제어, 반도체 드라이룸 공조 설비 설계 등에도 활용될 수 있어 기술 응용 범위 또한 넓다.
이 연구는 미국 해군연구청(Office of Naval Research)의 원천자금을 지원받고 미국의 직접 탄소 포집 회사 애브노스(Avnos)의 지원을 받아 수행됐다.
국제 학술지인 ‘청정생산저널(Journal of Cleaner Production, IF 9.7, JCR 6.6%)’의 온라인판에 공개됐으며, 2024년 12월호 지면에도 실릴 예정이다.
*논문 원제 : Metal-Organic Frameworks for Atmospheric Water Extraction: Kinetic Analysis and Stochastic Programming under Climate Variability (https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.144187)
