경상슬롯 커뮤니티대학교는 공과대학 기계공학부 김덕종 교수 연구팀이 저온 열원을 활용하는 흡착식 히트펌프 및 열화학 에너지 저장 시스템의 성능을 획기적으로 높일 수 있는 고성능 암모니아 흡착제를 개발했다고 7일 밝혔다.
이번에 개발된 흡착제는 브로민화 나트륨(NaBr)이 함유된 공유결합 유기 골격 에어로젤(NaBr@COFAs)로, 저온 폐열을 효율적으로 활용할 수 있도록 설계됐다. 특히 40℃ 수준의 낮은 온도에서도 흡탈착이 가능해, 산업 현장에서 버려지는 저온 열원의 활용 효율을 극대화할 수 있다는 점에서 주목받고 있다.
연구팀에 따르면 NaBr@COFAs는 0.82g/g의 높은 작동 용량을 달성했으며, 이는 기존 최고 성능 흡착제(0.60g/g) 대비 35.4% 향상된 수치다. 이는 NaBr의 Na+가 암모니아의 질소 원자와 배위결합을 형성하고, Br−가 수소 결합을 강화함으로써 암모니아를 안정적으로 유지시키는 동시에, 에어로젤의 다공성 구조가 암모니아의 빠른 이동을 도와 흡탈착 효율을 높였기 때문이다.
또한 이 흡착제는 반복적인 사용에도 구조 안정성이 유지돼, 상용화 가능성 측면에서도 우수한 평가를 받고 있다. 이번 연구 결과는 세계적 권위의 국제 학술지 《케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)》에 게재됐다.
김덕종 교수는 “이번에 개발된 신소재는 저온 열원을 활용하는 흡착 기반 열 에너지 관리 시스템의 상용화를 앞당길 핵심적인 역할을 할 것”이라며 “이번 성과가 미래형 열 관리 기술의 성능과 신뢰성을 동시에 높여 다양한 산업 분야에 기여하기를 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단의 ‘글로벌 기초연구실지원사업’과 한국에너지기술평가원의 ‘알키미스트 프로젝트’ 지원을 받아 수행됐으며, 김 교수팀의 힐루프 T. 피사하 박사가 제1저자로 참여했다.