[뉴스스페이스=김혜주 기자] 성균관대학교(총장 유지범) 화학과 김영독 교수 연구팀이 간단한 열처리만으로 제올라이트가 물을 덜 흡수하도록 만드는 새로운 기술을 개발했다고 밝혔다. 제올라이트(Zeolite)는 비표면적이 높아, 불순물 제거 및 탈취제로 활용되며, 톨루엔, 벤젠 등 BTX계열의 휘발성 유기화합물 제거에 효과적인 소재로 주목받고 있다.

제올라이트란 화산 폭발로 흘러나온 용암과 해수가 만나 화학반응을 일으켜 생성된 광물이며, 1756년 스웨덴의 광물학자 크롱스테드에 의해 처음 발견되었다.

제올라이트는 습도가 높은 환경에서 유기물 흡착 효율이 급격히 저하되는 한계가 있다. 이를 해결하기 위해 기존 연구에서는 실리화, 탈알루미늄화, 금속 나노입자 증착 등의 개질 방법이 개발되었으나, 공정이 복잡하고 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 습도 조건에서도 BTX 흡착 성능 저하를 완전히 해결하지 못하는 한계가 남아 있다.

이에 본 연구팀은 추가적인 화학 처리 없이 단순한 열처리만으로 제올라이트의 소수성을 획기적으로 향상시키는 방법을 개발했다. 900°C에서 열처리한 제올라이트는 습도가 높은 환경에서도 습도에 영향을 받지 않고 안정적인 톨루엔 흡착 성능을 유지했으며, 흡착·탈착을 4회 반복한 실험에서도 초기 흡착량의 90% 이상의 성능을 유지하는 우수한 안정성을 보였다.

특히, 현장 난반사 적외선 분광법(in-situ DRIFTS) 분석을 통해 열처리에 의해 형성된 표면 구조가 물과 톨루엔의 흡착 자리를 효과적으로 분리함으로써, 습도 조건에서도 톨루엔 흡착 성능이 저하되지 않음을 입증하고 그 메커니즘을 제시했다.

현장 난반사 적외선 분광법이란 실시간으로 빛이 물질에 반사되어 돌아오는 정보를 분석함으로써 그 물질의 성분 변화를 알아내는 기술을 말한다.

이번 연구는 저비용·고효율의 열처리만으로 습도 영향을 받지 않는 제올라이트 개질 방법을 제시했다. 화학적 공정 없이 쉽게 적용할 수 있어 시간과 비용이 절감되며, 다양한 산업 환경에서 유해물질을 안정적이고 지속 가능하게 제거하는 기술로 활용될 수 있다.

이 연구는 협업체인 기업(Gemvax & Kael)에 적용할 계획이며, 환경 개선과 유해물질 제거에 효과적인 솔루션으로 실용화될 예정이다.

한국연구재단(NRF) 및 중소벤처기업부(MSS)의 지원을 받아 수행되었으며, 교육부와 한국연구재단의 "산학협력 선도대학 육성사업 3.0(Leaders in INdustry-university Cooperation 3.0)"의 지원으로 수행되었다.