- KIST, 열건조 활성탄 개발로 질소계 악취물질 흡착효율 최대 38배 향상 - 암모니아 등 질소계 악취가스의 흡착 메커니즘 최초 규명 일상생활에서 악취가스는 정화조, 하수시설, 축산 농가, 폐기물 처리시설 등 다양한 곳에서 발생하기 때문에 이로 인한 민원이 끊이지 않고 있다. 환경부에 따르면 2017년~2021년 악취 관련 민원은 17만 5,456건으로 매년 약 4만건의 민원이 접수되고 있으며, 이러한 악취 관련 민원에 대응하고 체계적인 악취 관리를 위해 악취방지법(2005년 제정)을 시행 중이다. 악취가스는 기본적으로 불쾌감을 주고, 눈, 코, 호흡기를 강하게 자극하는 등 인체에도 악영향을 미칠 뿐만 아니라 주변 환경에도 영향을 줄 수 있어서 이를 제거하기 위한 다양한 방법이 존재한다. 대표적인 악취 제거 방법은 활성탄을 흡착제로 사용하는 것인데 재활용성이 낮고, 복합 악취가스의 경우 원인물질을 제거하는데 어려움이 있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 지속가능환경연구단 이지원·오영탁 박사 연구팀은 공기 중 4종의 질소계 악취물질(암모니아, 에틸아민, 디메틸아민, 트리메탈아민) 제거성능을 획기적으로 향상시킨 활성탄 제조기술을 개발했다고 밝혔다. 해당 연구성과는 악취물질 제거를 위한 활성탄의 흡착효율을 높였을 뿐만 아니라 흡착제와 악취가스 간 흡착 메커니즘 또한 최초로 규명해 복합 악취물질에 대한 다양한 형태의 흡착제를 개발할 수 있게 되어 주목을 받고 있다. 연구팀은 질산을 이용해 활성탄을 산화시킨 후 열 건조 과정을 통해 표면의 산화정도를 정밀하게 제어함으로써 질소계 악취물질의 흡착효율을 높일 수 있었는데, 가장 많이 산화된 열 건조 활성탄의 경우 기존의 활성탄 대비 악취물질 제거 효율이 최대 38배 향상되는 것을 확인했다. 연구팀은 산화된 활성탄 표면에 있는 산소 원자가 질소계 악취분자에 포함된 아민과 강한 수소결합을 하기 때문이라는 사실도 최초로 밝혀냈다. 활성탄 표면에서 아민과 더 많은 수소결합을 형성될 수 있도록 산화 정도가 높아져 질소계 악취물질이 더 잘 흡착되는 원리이다. 또한, 일반적인 가스반응과 달리 흡착제와 악취물질 간의 상호작용은 양성자 친화도 보다 얼마나 많은 수소결합이 일어나는지에 더 큰 영향을 받는다는 것이 이번 연구를 통해 밝혀졌다. 한편, 열 건조 활성탄은 질소계 악취물질 중 흡착 효율이 가장 낮았던 트라이메틸아민에 대한 선택성이 13배 이상 높은 것으로 나타나 더 높은 흡착력으로 트라이메틸아민 제거 또한 가능해졌다. 트라이메틸아민은 국내에서 법으로 규제되는 지정악취물질로 농업, 쓰레기 매립장, 하수 및 폐수처리장에서 많이 발생하는 악취의 대표적인 원인이다. 특히, 열 건조 활성탄은 트라이메틸아민에 대해 평균 93.8%의 재활용성을 지녀 기존 활성탄의 재활용 수치인 63% 대비 높은 경제성을 나타냈다. KIST 이지원 박사는 “악취가스의 흡착 메커니즘 규명을 통해 특정 가스 제거에 특화된 소재를 개발할 수 있으며, 산화과정을 거친 열 건조 활성탄은 생산방법이 비교적 간단하고, 재사용도 가능하기 때문에 필터, 마스크 등 정화장치의 소재로 응용될 수 있을 것으로 생각한다.”고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업을 통해 수행되었으며, 연구결과는 환경과학분야 국제학술지 “Journal of Cleaner Production(IF: 11.072, JCR 분야 상위 8.423%) 최신호에 게재되었다. [그림 1]열건조 활성탄의 흡착 메커니즘 및 질소계 악취물질의 흡착성능 [그림 2] DFT계산 결과 및 열건조 활성탄의 질소계 악취물질 선택성 ○ 논문명: Adsorption Enhancement of Hazardous Odor Gas using Controlled Thermal Oxidation of Activated Carbon ○ 게재일: 2023.03.20. ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136261 ○ 논문저자 - 표수열 학생연구원(제1저자/KIST 지속가능환경연구단) - 이지원 선임연구원(제1저자/KIST 지속가능환경연구단) - 오영탁 책임연구원(교신저자/KIST 지속가능환경연구단)

- KIST, 열건조 활성탄 개발로 질소계 악취물질 흡착효율 최대 38배 향상 - 암모니아 등 질소계 악취가스의 흡착 메커니즘 최초 규명 일상생활에서 악취가스는 정화조, 하수시설, 축산 농가, 폐기물 처리시설 등 다양한 곳에서 발생하기 때문에 이로 인한 민원이 끊이지 않고 있다. 환경부에 따르면 2017년~2021년 악취 관련 민원은 17만 5,456건으로 매년 약 4만건의 민원이 접수되고 있으며, 이러한 악취 관련 민원에 대응하고 체계적인 악취 관리를 위해 악취방지법(2005년 제정)을 시행 중이다. 악취가스는 기본적으로 불쾌감을 주고, 눈, 코, 호흡기를 강하게 자극하는 등 인체에도 악영향을 미칠 뿐만 아니라 주변 환경에도 영향을 줄 수 있어서 이를 제거하기 위한 다양한 방법이 존재한다. 대표적인 악취 제거 방법은 활성탄을 흡착제로 사용하는 것인데 재활용성이 낮고, 복합 악취가스의 경우 원인물질을 제거하는데 어려움이 있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 지속가능환경연구단 이지원·오영탁 박사 연구팀은 공기 중 4종의 질소계 악취물질(암모니아, 에틸아민, 디메틸아민, 트리메탈아민) 제거성능을 획기적으로 향상시킨 활성탄 제조기술을 개발했다고 밝혔다. 해당 연구성과는 악취물질 제거를 위한 활성탄의 흡착효율을 높였을 뿐만 아니라 흡착제와 악취가스 간 흡착 메커니즘 또한 최초로 규명해 복합 악취물질에 대한 다양한 형태의 흡착제를 개발할 수 있게 되어 주목을 받고 있다. 연구팀은 질산을 이용해 활성탄을 산화시킨 후 열 건조 과정을 통해 표면의 산화정도를 정밀하게 제어함으로써 질소계 악취물질의 흡착효율을 높일 수 있었는데, 가장 많이 산화된 열 건조 활성탄의 경우 기존의 활성탄 대비 악취물질 제거 효율이 최대 38배 향상되는 것을 확인했다. 연구팀은 산화된 활성탄 표면에 있는 산소 원자가 질소계 악취분자에 포함된 아민과 강한 수소결합을 하기 때문이라는 사실도 최초로 밝혀냈다. 활성탄 표면에서 아민과 더 많은 수소결합을 형성될 수 있도록 산화 정도가 높아져 질소계 악취물질이 더 잘 흡착되는 원리이다. 또한, 일반적인 가스반응과 달리 흡착제와 악취물질 간의 상호작용은 양성자 친화도 보다 얼마나 많은 수소결합이 일어나는지에 더 큰 영향을 받는다는 것이 이번 연구를 통해 밝혀졌다. 한편, 열 건조 활성탄은 질소계 악취물질 중 흡착 효율이 가장 낮았던 트라이메틸아민에 대한 선택성이 13배 이상 높은 것으로 나타나 더 높은 흡착력으로 트라이메틸아민 제거 또한 가능해졌다. 트라이메틸아민은 국내에서 법으로 규제되는 지정악취물질로 농업, 쓰레기 매립장, 하수 및 폐수처리장에서 많이 발생하는 악취의 대표적인 원인이다. 특히, 열 건조 활성탄은 트라이메틸아민에 대해 평균 93.8%의 재활용성을 지녀 기존 활성탄의 재활용 수치인 63% 대비 높은 경제성을 나타냈다. KIST 이지원 박사는 “악취가스의 흡착 메커니즘 규명을 통해 특정 가스 제거에 특화된 소재를 개발할 수 있으며, 산화과정을 거친 열 건조 활성탄은 생산방법이 비교적 간단하고, 재사용도 가능하기 때문에 필터, 마스크 등 정화장치의 소재로 응용될 수 있을 것으로 생각한다.”고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업을 통해 수행되었으며, 연구결과는 환경과학분야 국제학술지 “Journal of Cleaner Production(IF: 11.072, JCR 분야 상위 8.423%) 최신호에 게재되었다. [그림 1]열건조 활성탄의 흡착 메커니즘 및 질소계 악취물질의 흡착성능 [그림 2] DFT계산 결과 및 열건조 활성탄의 질소계 악취물질 선택성 ○ 논문명: Adsorption Enhancement of Hazardous Odor Gas using Controlled Thermal Oxidation of Activated Carbon ○ 게재일: 2023.03.20. ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136261 ○ 논문저자 - 표수열 학생연구원(제1저자/KIST 지속가능환경연구단) - 이지원 선임연구원(제1저자/KIST 지속가능환경연구단) - 오영탁 책임연구원(교신저자/KIST 지속가능환경연구단)

- KIST, 열건조 활성탄 개발로 질소계 악취물질 흡착효율 최대 38배 향상 - 암모니아 등 질소계 악취가스의 흡착 메커니즘 최초 규명 일상생활에서 악취가스는 정화조, 하수시설, 축산 농가, 폐기물 처리시설 등 다양한 곳에서 발생하기 때문에 이로 인한 민원이 끊이지 않고 있다. 환경부에 따르면 2017년~2021년 악취 관련 민원은 17만 5,456건으로 매년 약 4만건의 민원이 접수되고 있으며, 이러한 악취 관련 민원에 대응하고 체계적인 악취 관리를 위해 악취방지법(2005년 제정)을 시행 중이다. 악취가스는 기본적으로 불쾌감을 주고, 눈, 코, 호흡기를 강하게 자극하는 등 인체에도 악영향을 미칠 뿐만 아니라 주변 환경에도 영향을 줄 수 있어서 이를 제거하기 위한 다양한 방법이 존재한다. 대표적인 악취 제거 방법은 활성탄을 흡착제로 사용하는 것인데 재활용성이 낮고, 복합 악취가스의 경우 원인물질을 제거하는데 어려움이 있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 지속가능환경연구단 이지원·오영탁 박사 연구팀은 공기 중 4종의 질소계 악취물질(암모니아, 에틸아민, 디메틸아민, 트리메탈아민) 제거성능을 획기적으로 향상시킨 활성탄 제조기술을 개발했다고 밝혔다. 해당 연구성과는 악취물질 제거를 위한 활성탄의 흡착효율을 높였을 뿐만 아니라 흡착제와 악취가스 간 흡착 메커니즘 또한 최초로 규명해 복합 악취물질에 대한 다양한 형태의 흡착제를 개발할 수 있게 되어 주목을 받고 있다. 연구팀은 질산을 이용해 활성탄을 산화시킨 후 열 건조 과정을 통해 표면의 산화정도를 정밀하게 제어함으로써 질소계 악취물질의 흡착효율을 높일 수 있었는데, 가장 많이 산화된 열 건조 활성탄의 경우 기존의 활성탄 대비 악취물질 제거 효율이 최대 38배 향상되는 것을 확인했다. 연구팀은 산화된 활성탄 표면에 있는 산소 원자가 질소계 악취분자에 포함된 아민과 강한 수소결합을 하기 때문이라는 사실도 최초로 밝혀냈다. 활성탄 표면에서 아민과 더 많은 수소결합을 형성될 수 있도록 산화 정도가 높아져 질소계 악취물질이 더 잘 흡착되는 원리이다. 또한, 일반적인 가스반응과 달리 흡착제와 악취물질 간의 상호작용은 양성자 친화도 보다 얼마나 많은 수소결합이 일어나는지에 더 큰 영향을 받는다는 것이 이번 연구를 통해 밝혀졌다. 한편, 열 건조 활성탄은 질소계 악취물질 중 흡착 효율이 가장 낮았던 트라이메틸아민에 대한 선택성이 13배 이상 높은 것으로 나타나 더 높은 흡착력으로 트라이메틸아민 제거 또한 가능해졌다. 트라이메틸아민은 국내에서 법으로 규제되는 지정악취물질로 농업, 쓰레기 매립장, 하수 및 폐수처리장에서 많이 발생하는 악취의 대표적인 원인이다. 특히, 열 건조 활성탄은 트라이메틸아민에 대해 평균 93.8%의 재활용성을 지녀 기존 활성탄의 재활용 수치인 63% 대비 높은 경제성을 나타냈다. KIST 이지원 박사는 “악취가스의 흡착 메커니즘 규명을 통해 특정 가스 제거에 특화된 소재를 개발할 수 있으며, 산화과정을 거친 열 건조 활성탄은 생산방법이 비교적 간단하고, 재사용도 가능하기 때문에 필터, 마스크 등 정화장치의 소재로 응용될 수 있을 것으로 생각한다.”고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업을 통해 수행되었으며, 연구결과는 환경과학분야 국제학술지 “Journal of Cleaner Production(IF: 11.072, JCR 분야 상위 8.423%) 최신호에 게재되었다. [그림 1]열건조 활성탄의 흡착 메커니즘 및 질소계 악취물질의 흡착성능 [그림 2] DFT계산 결과 및 열건조 활성탄의 질소계 악취물질 선택성 ○ 논문명: Adsorption Enhancement of Hazardous Odor Gas using Controlled Thermal Oxidation of Activated Carbon ○ 게재일: 2023.03.20. ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136261 ○ 논문저자 - 표수열 학생연구원(제1저자/KIST 지속가능환경연구단) - 이지원 선임연구원(제1저자/KIST 지속가능환경연구단) - 오영탁 책임연구원(교신저자/KIST 지속가능환경연구단)

- KIST, 열건조 활성탄 개발로 질소계 악취물질 흡착효율 최대 38배 향상 - 암모니아 등 질소계 악취가스의 흡착 메커니즘 최초 규명 일상생활에서 악취가스는 정화조, 하수시설, 축산 농가, 폐기물 처리시설 등 다양한 곳에서 발생하기 때문에 이로 인한 민원이 끊이지 않고 있다. 환경부에 따르면 2017년~2021년 악취 관련 민원은 17만 5,456건으로 매년 약 4만건의 민원이 접수되고 있으며, 이러한 악취 관련 민원에 대응하고 체계적인 악취 관리를 위해 악취방지법(2005년 제정)을 시행 중이다. 악취가스는 기본적으로 불쾌감을 주고, 눈, 코, 호흡기를 강하게 자극하는 등 인체에도 악영향을 미칠 뿐만 아니라 주변 환경에도 영향을 줄 수 있어서 이를 제거하기 위한 다양한 방법이 존재한다. 대표적인 악취 제거 방법은 활성탄을 흡착제로 사용하는 것인데 재활용성이 낮고, 복합 악취가스의 경우 원인물질을 제거하는데 어려움이 있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 지속가능환경연구단 이지원·오영탁 박사 연구팀은 공기 중 4종의 질소계 악취물질(암모니아, 에틸아민, 디메틸아민, 트리메탈아민) 제거성능을 획기적으로 향상시킨 활성탄 제조기술을 개발했다고 밝혔다. 해당 연구성과는 악취물질 제거를 위한 활성탄의 흡착효율을 높였을 뿐만 아니라 흡착제와 악취가스 간 흡착 메커니즘 또한 최초로 규명해 복합 악취물질에 대한 다양한 형태의 흡착제를 개발할 수 있게 되어 주목을 받고 있다. 연구팀은 질산을 이용해 활성탄을 산화시킨 후 열 건조 과정을 통해 표면의 산화정도를 정밀하게 제어함으로써 질소계 악취물질의 흡착효율을 높일 수 있었는데, 가장 많이 산화된 열 건조 활성탄의 경우 기존의 활성탄 대비 악취물질 제거 효율이 최대 38배 향상되는 것을 확인했다. 연구팀은 산화된 활성탄 표면에 있는 산소 원자가 질소계 악취분자에 포함된 아민과 강한 수소결합을 하기 때문이라는 사실도 최초로 밝혀냈다. 활성탄 표면에서 아민과 더 많은 수소결합을 형성될 수 있도록 산화 정도가 높아져 질소계 악취물질이 더 잘 흡착되는 원리이다. 또한, 일반적인 가스반응과 달리 흡착제와 악취물질 간의 상호작용은 양성자 친화도 보다 얼마나 많은 수소결합이 일어나는지에 더 큰 영향을 받는다는 것이 이번 연구를 통해 밝혀졌다. 한편, 열 건조 활성탄은 질소계 악취물질 중 흡착 효율이 가장 낮았던 트라이메틸아민에 대한 선택성이 13배 이상 높은 것으로 나타나 더 높은 흡착력으로 트라이메틸아민 제거 또한 가능해졌다. 트라이메틸아민은 국내에서 법으로 규제되는 지정악취물질로 농업, 쓰레기 매립장, 하수 및 폐수처리장에서 많이 발생하는 악취의 대표적인 원인이다. 특히, 열 건조 활성탄은 트라이메틸아민에 대해 평균 93.8%의 재활용성을 지녀 기존 활성탄의 재활용 수치인 63% 대비 높은 경제성을 나타냈다. KIST 이지원 박사는 “악취가스의 흡착 메커니즘 규명을 통해 특정 가스 제거에 특화된 소재를 개발할 수 있으며, 산화과정을 거친 열 건조 활성탄은 생산방법이 비교적 간단하고, 재사용도 가능하기 때문에 필터, 마스크 등 정화장치의 소재로 응용될 수 있을 것으로 생각한다.”고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업을 통해 수행되었으며, 연구결과는 환경과학분야 국제학술지 “Journal of Cleaner Production(IF: 11.072, JCR 분야 상위 8.423%) 최신호에 게재되었다. [그림 1]열건조 활성탄의 흡착 메커니즘 및 질소계 악취물질의 흡착성능 [그림 2] DFT계산 결과 및 열건조 활성탄의 질소계 악취물질 선택성 ○ 논문명: Adsorption Enhancement of Hazardous Odor Gas using Controlled Thermal Oxidation of Activated Carbon ○ 게재일: 2023.03.20. ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136261 ○ 논문저자 - 표수열 학생연구원(제1저자/KIST 지속가능환경연구단) - 이지원 선임연구원(제1저자/KIST 지속가능환경연구단) - 오영탁 책임연구원(교신저자/KIST 지속가능환경연구단)

- KIST, 열건조 활성탄 개발로 질소계 악취물질 흡착효율 최대 38배 향상 - 암모니아 등 질소계 악취가스의 흡착 메커니즘 최초 규명 일상생활에서 악취가스는 정화조, 하수시설, 축산 농가, 폐기물 처리시설 등 다양한 곳에서 발생하기 때문에 이로 인한 민원이 끊이지 않고 있다. 환경부에 따르면 2017년~2021년 악취 관련 민원은 17만 5,456건으로 매년 약 4만건의 민원이 접수되고 있으며, 이러한 악취 관련 민원에 대응하고 체계적인 악취 관리를 위해 악취방지법(2005년 제정)을 시행 중이다. 악취가스는 기본적으로 불쾌감을 주고, 눈, 코, 호흡기를 강하게 자극하는 등 인체에도 악영향을 미칠 뿐만 아니라 주변 환경에도 영향을 줄 수 있어서 이를 제거하기 위한 다양한 방법이 존재한다. 대표적인 악취 제거 방법은 활성탄을 흡착제로 사용하는 것인데 재활용성이 낮고, 복합 악취가스의 경우 원인물질을 제거하는데 어려움이 있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 지속가능환경연구단 이지원·오영탁 박사 연구팀은 공기 중 4종의 질소계 악취물질(암모니아, 에틸아민, 디메틸아민, 트리메탈아민) 제거성능을 획기적으로 향상시킨 활성탄 제조기술을 개발했다고 밝혔다. 해당 연구성과는 악취물질 제거를 위한 활성탄의 흡착효율을 높였을 뿐만 아니라 흡착제와 악취가스 간 흡착 메커니즘 또한 최초로 규명해 복합 악취물질에 대한 다양한 형태의 흡착제를 개발할 수 있게 되어 주목을 받고 있다. 연구팀은 질산을 이용해 활성탄을 산화시킨 후 열 건조 과정을 통해 표면의 산화정도를 정밀하게 제어함으로써 질소계 악취물질의 흡착효율을 높일 수 있었는데, 가장 많이 산화된 열 건조 활성탄의 경우 기존의 활성탄 대비 악취물질 제거 효율이 최대 38배 향상되는 것을 확인했다. 연구팀은 산화된 활성탄 표면에 있는 산소 원자가 질소계 악취분자에 포함된 아민과 강한 수소결합을 하기 때문이라는 사실도 최초로 밝혀냈다. 활성탄 표면에서 아민과 더 많은 수소결합을 형성될 수 있도록 산화 정도가 높아져 질소계 악취물질이 더 잘 흡착되는 원리이다. 또한, 일반적인 가스반응과 달리 흡착제와 악취물질 간의 상호작용은 양성자 친화도 보다 얼마나 많은 수소결합이 일어나는지에 더 큰 영향을 받는다는 것이 이번 연구를 통해 밝혀졌다. 한편, 열 건조 활성탄은 질소계 악취물질 중 흡착 효율이 가장 낮았던 트라이메틸아민에 대한 선택성이 13배 이상 높은 것으로 나타나 더 높은 흡착력으로 트라이메틸아민 제거 또한 가능해졌다. 트라이메틸아민은 국내에서 법으로 규제되는 지정악취물질로 농업, 쓰레기 매립장, 하수 및 폐수처리장에서 많이 발생하는 악취의 대표적인 원인이다. 특히, 열 건조 활성탄은 트라이메틸아민에 대해 평균 93.8%의 재활용성을 지녀 기존 활성탄의 재활용 수치인 63% 대비 높은 경제성을 나타냈다. KIST 이지원 박사는 “악취가스의 흡착 메커니즘 규명을 통해 특정 가스 제거에 특화된 소재를 개발할 수 있으며, 산화과정을 거친 열 건조 활성탄은 생산방법이 비교적 간단하고, 재사용도 가능하기 때문에 필터, 마스크 등 정화장치의 소재로 응용될 수 있을 것으로 생각한다.”고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업을 통해 수행되었으며, 연구결과는 환경과학분야 국제학술지 “Journal of Cleaner Production(IF: 11.072, JCR 분야 상위 8.423%) 최신호에 게재되었다. [그림 1]열건조 활성탄의 흡착 메커니즘 및 질소계 악취물질의 흡착성능 [그림 2] DFT계산 결과 및 열건조 활성탄의 질소계 악취물질 선택성 ○ 논문명: Adsorption Enhancement of Hazardous Odor Gas using Controlled Thermal Oxidation of Activated Carbon ○ 게재일: 2023.03.20. ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136261 ○ 논문저자 - 표수열 학생연구원(제1저자/KIST 지속가능환경연구단) - 이지원 선임연구원(제1저자/KIST 지속가능환경연구단) - 오영탁 책임연구원(교신저자/KIST 지속가능환경연구단)

- KIST, 열건조 활성탄 개발로 질소계 악취물질 흡착효율 최대 38배 향상 - 암모니아 등 질소계 악취가스의 흡착 메커니즘 최초 규명 일상생활에서 악취가스는 정화조, 하수시설, 축산 농가, 폐기물 처리시설 등 다양한 곳에서 발생하기 때문에 이로 인한 민원이 끊이지 않고 있다. 환경부에 따르면 2017년~2021년 악취 관련 민원은 17만 5,456건으로 매년 약 4만건의 민원이 접수되고 있으며, 이러한 악취 관련 민원에 대응하고 체계적인 악취 관리를 위해 악취방지법(2005년 제정)을 시행 중이다. 악취가스는 기본적으로 불쾌감을 주고, 눈, 코, 호흡기를 강하게 자극하는 등 인체에도 악영향을 미칠 뿐만 아니라 주변 환경에도 영향을 줄 수 있어서 이를 제거하기 위한 다양한 방법이 존재한다. 대표적인 악취 제거 방법은 활성탄을 흡착제로 사용하는 것인데 재활용성이 낮고, 복합 악취가스의 경우 원인물질을 제거하는데 어려움이 있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 지속가능환경연구단 이지원·오영탁 박사 연구팀은 공기 중 4종의 질소계 악취물질(암모니아, 에틸아민, 디메틸아민, 트리메탈아민) 제거성능을 획기적으로 향상시킨 활성탄 제조기술을 개발했다고 밝혔다. 해당 연구성과는 악취물질 제거를 위한 활성탄의 흡착효율을 높였을 뿐만 아니라 흡착제와 악취가스 간 흡착 메커니즘 또한 최초로 규명해 복합 악취물질에 대한 다양한 형태의 흡착제를 개발할 수 있게 되어 주목을 받고 있다. 연구팀은 질산을 이용해 활성탄을 산화시킨 후 열 건조 과정을 통해 표면의 산화정도를 정밀하게 제어함으로써 질소계 악취물질의 흡착효율을 높일 수 있었는데, 가장 많이 산화된 열 건조 활성탄의 경우 기존의 활성탄 대비 악취물질 제거 효율이 최대 38배 향상되는 것을 확인했다. 연구팀은 산화된 활성탄 표면에 있는 산소 원자가 질소계 악취분자에 포함된 아민과 강한 수소결합을 하기 때문이라는 사실도 최초로 밝혀냈다. 활성탄 표면에서 아민과 더 많은 수소결합을 형성될 수 있도록 산화 정도가 높아져 질소계 악취물질이 더 잘 흡착되는 원리이다. 또한, 일반적인 가스반응과 달리 흡착제와 악취물질 간의 상호작용은 양성자 친화도 보다 얼마나 많은 수소결합이 일어나는지에 더 큰 영향을 받는다는 것이 이번 연구를 통해 밝혀졌다. 한편, 열 건조 활성탄은 질소계 악취물질 중 흡착 효율이 가장 낮았던 트라이메틸아민에 대한 선택성이 13배 이상 높은 것으로 나타나 더 높은 흡착력으로 트라이메틸아민 제거 또한 가능해졌다. 트라이메틸아민은 국내에서 법으로 규제되는 지정악취물질로 농업, 쓰레기 매립장, 하수 및 폐수처리장에서 많이 발생하는 악취의 대표적인 원인이다. 특히, 열 건조 활성탄은 트라이메틸아민에 대해 평균 93.8%의 재활용성을 지녀 기존 활성탄의 재활용 수치인 63% 대비 높은 경제성을 나타냈다. KIST 이지원 박사는 “악취가스의 흡착 메커니즘 규명을 통해 특정 가스 제거에 특화된 소재를 개발할 수 있으며, 산화과정을 거친 열 건조 활성탄은 생산방법이 비교적 간단하고, 재사용도 가능하기 때문에 필터, 마스크 등 정화장치의 소재로 응용될 수 있을 것으로 생각한다.”고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업을 통해 수행되었으며, 연구결과는 환경과학분야 국제학술지 “Journal of Cleaner Production(IF: 11.072, JCR 분야 상위 8.423%) 최신호에 게재되었다. [그림 1]열건조 활성탄의 흡착 메커니즘 및 질소계 악취물질의 흡착성능 [그림 2] DFT계산 결과 및 열건조 활성탄의 질소계 악취물질 선택성 ○ 논문명: Adsorption Enhancement of Hazardous Odor Gas using Controlled Thermal Oxidation of Activated Carbon ○ 게재일: 2023.03.20. ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136261 ○ 논문저자 - 표수열 학생연구원(제1저자/KIST 지속가능환경연구단) - 이지원 선임연구원(제1저자/KIST 지속가능환경연구단) - 오영탁 책임연구원(교신저자/KIST 지속가능환경연구단)

- KIST, 열건조 활성탄 개발로 질소계 악취물질 흡착효율 최대 38배 향상 - 암모니아 등 질소계 악취가스의 흡착 메커니즘 최초 규명 일상생활에서 악취가스는 정화조, 하수시설, 축산 농가, 폐기물 처리시설 등 다양한 곳에서 발생하기 때문에 이로 인한 민원이 끊이지 않고 있다. 환경부에 따르면 2017년~2021년 악취 관련 민원은 17만 5,456건으로 매년 약 4만건의 민원이 접수되고 있으며, 이러한 악취 관련 민원에 대응하고 체계적인 악취 관리를 위해 악취방지법(2005년 제정)을 시행 중이다. 악취가스는 기본적으로 불쾌감을 주고, 눈, 코, 호흡기를 강하게 자극하는 등 인체에도 악영향을 미칠 뿐만 아니라 주변 환경에도 영향을 줄 수 있어서 이를 제거하기 위한 다양한 방법이 존재한다. 대표적인 악취 제거 방법은 활성탄을 흡착제로 사용하는 것인데 재활용성이 낮고, 복합 악취가스의 경우 원인물질을 제거하는데 어려움이 있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 지속가능환경연구단 이지원·오영탁 박사 연구팀은 공기 중 4종의 질소계 악취물질(암모니아, 에틸아민, 디메틸아민, 트리메탈아민) 제거성능을 획기적으로 향상시킨 활성탄 제조기술을 개발했다고 밝혔다. 해당 연구성과는 악취물질 제거를 위한 활성탄의 흡착효율을 높였을 뿐만 아니라 흡착제와 악취가스 간 흡착 메커니즘 또한 최초로 규명해 복합 악취물질에 대한 다양한 형태의 흡착제를 개발할 수 있게 되어 주목을 받고 있다. 연구팀은 질산을 이용해 활성탄을 산화시킨 후 열 건조 과정을 통해 표면의 산화정도를 정밀하게 제어함으로써 질소계 악취물질의 흡착효율을 높일 수 있었는데, 가장 많이 산화된 열 건조 활성탄의 경우 기존의 활성탄 대비 악취물질 제거 효율이 최대 38배 향상되는 것을 확인했다. 연구팀은 산화된 활성탄 표면에 있는 산소 원자가 질소계 악취분자에 포함된 아민과 강한 수소결합을 하기 때문이라는 사실도 최초로 밝혀냈다. 활성탄 표면에서 아민과 더 많은 수소결합을 형성될 수 있도록 산화 정도가 높아져 질소계 악취물질이 더 잘 흡착되는 원리이다. 또한, 일반적인 가스반응과 달리 흡착제와 악취물질 간의 상호작용은 양성자 친화도 보다 얼마나 많은 수소결합이 일어나는지에 더 큰 영향을 받는다는 것이 이번 연구를 통해 밝혀졌다. 한편, 열 건조 활성탄은 질소계 악취물질 중 흡착 효율이 가장 낮았던 트라이메틸아민에 대한 선택성이 13배 이상 높은 것으로 나타나 더 높은 흡착력으로 트라이메틸아민 제거 또한 가능해졌다. 트라이메틸아민은 국내에서 법으로 규제되는 지정악취물질로 농업, 쓰레기 매립장, 하수 및 폐수처리장에서 많이 발생하는 악취의 대표적인 원인이다. 특히, 열 건조 활성탄은 트라이메틸아민에 대해 평균 93.8%의 재활용성을 지녀 기존 활성탄의 재활용 수치인 63% 대비 높은 경제성을 나타냈다. KIST 이지원 박사는 “악취가스의 흡착 메커니즘 규명을 통해 특정 가스 제거에 특화된 소재를 개발할 수 있으며, 산화과정을 거친 열 건조 활성탄은 생산방법이 비교적 간단하고, 재사용도 가능하기 때문에 필터, 마스크 등 정화장치의 소재로 응용될 수 있을 것으로 생각한다.”고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업을 통해 수행되었으며, 연구결과는 환경과학분야 국제학술지 “Journal of Cleaner Production(IF: 11.072, JCR 분야 상위 8.423%) 최신호에 게재되었다. [그림 1]열건조 활성탄의 흡착 메커니즘 및 질소계 악취물질의 흡착성능 [그림 2] DFT계산 결과 및 열건조 활성탄의 질소계 악취물질 선택성 ○ 논문명: Adsorption Enhancement of Hazardous Odor Gas using Controlled Thermal Oxidation of Activated Carbon ○ 게재일: 2023.03.20. ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136261 ○ 논문저자 - 표수열 학생연구원(제1저자/KIST 지속가능환경연구단) - 이지원 선임연구원(제1저자/KIST 지속가능환경연구단) - 오영탁 책임연구원(교신저자/KIST 지속가능환경연구단)

김수현 KIST 유럽연구소장 한동안 한국은 개 식용으로 전 세계의 지탄을 받은 적이 있다. 그러나 이는 88올림픽 전후로 대부분 금지됐으며 오히려 현재는 전 세계 어느 곳보다 반려견 비율이 적지 않은 나라가 됐다. 이에 반해 아직도 개를 포함한 동물이 인간을 위해 희생되는 곳이 있는데 바로 동물실험 현장이다. 실제로 신약을 개발하거나 화장품, 식품 등 안전성을 알아내기 위해서 개를 포함한 다양한 동물 실험이 광범위하게 진행되고 있다. 유럽인들의 동물실험에 대한 시각은 과거 2차 세계대전 때 시행된 나치와 일제 생체실험에 버금갈 정도로 민감하다. 일례로 포유류를 이용한 동물실험뿐 아니라 '제브라피시'라는 작은 물고기도 척추를 가졌다는 이유로 동물실험 금지 대상에 포함하고 있다. 이와 같은 규제를 나타내는 말로 '동물실험 3R' 원칙이 있다. 'Replacement(대체)' 'Reduction(절감)' 'Refinement(개선)' 원칙이다. 동물실험은 최소화하며 이를 대신할 대체 시험법을 개발해야 한다는 것이 주요 핵심이다. 이러한 움직임은 경제활동으로 확산돼, 동물실험 규칙을 준수하지 않는 기업 제품은 수입을 금지하는 등 엄격한 조치를 취하고 있다. 미국이 동물실험을 규제하거나 축소하려는 이유는 좀 다르다. 미국은 그동안 신약을 개발하기 위해 수 없이 많은 동물실험을 진행해 왔다. 그러나 결과적으로 막상 사람에게 사용 가능한 약 개발은 미미했다. 이에 따라 미국식품의약국(FDA)은 동물실험 효용성에 대한 의문을 제기했으며, 신약 개발에 있어 동물실험 의무 조항을 철폐하기에 이르렀다. 이는 전 세계 동물실험 양상을 바꿀 정도로 파급효과가 크다. 유럽과 미국 사정이 어떻든 간에 동물실험을 금지하는 것이 세계적 추세고, 이를 대체하는 기술을 개발해야 한다. 이것이 바로 동물대체 시험법이다. 현재 전 세계는 대체 기술개발에 전력을 기울이고 있으나 아직 적당한 방법을 찾지 못한 것 또한 현실이다. 이를 개발하려는 노력이 치열하게 진행되고 있다. KIST 유럽연구소는 대안을 찾기 위한 동물대체 시험법 개발 노력을 꾸준히 진행하고 있다. 인간 세포를 이용해 인체 장기 기능을 가지는 구조체를 만들고 이를 이용해 동물대체 시험을 할 수 있다. 줄기세포 기술, 인공지능(AI), 로봇 기술을 결합해 구조체를 만드는 첨단 동물대체 시험법을 개발하고 있다. 또한 이를 칩 형태로 간편하게 만들어 신약 개발이나 독성 평가에 쉽게 적용하려는 노력도 진행 중이다. 동물대체 시험법을 상업적으로 사용하려면 항상 재현성을 평가하는 표준화가 이뤄져야 하는데, 이를 위한 경제협력개발기구(OECD) 표준화 활동에도 적극적으로 참여하고 있다. 우리나라 바이오기업 넥스트앤바이오와 함께 글로벌 표준 가이드라인을 만드는 작업을 진행 중이다. 동물대체 시험법 개발은 생명체 존중이라는 근본적 목적에서 출발했지만 오늘날은 무역장벽 관련 규제 당국의 주요 결정 수단으로까지 활용된다. 동물대체 시험법을 찾지 못하면 장벽에 막혀 시장수요가 큰 선진국 시장에 진출할 수 없다는 의미다. 수출을 기반으로 하는 우리 경제가 안정적인 성장을 하려면 동물대체 시험법 개발이 시급하다. 출처 : 전자신문 (링크)

이승철 KIST 한·인도협력센터장 [과학 라운지] 계산과학은 영화 ‘아바타2′처럼 현실에 없는 가상 물질 만들고 그 성질까지 분석할 수 있어 영화 ‘아바타2′는 관객이 실제 판도라 행성이 존재하는 것같이 느낄 수 있는 경험을 제공했다. 영화에서는 30년 전 필자가 대학원에서 연구한 액체의 움직임과는 비교할 수 없을 정도로 자연스럽게 물이 흐르고 튀어 오르는 모습을 표현했다. 등장인물이 물에 젖는 장면도 물론이다. 영화를 보는 내내 ‘이렇게 표현할 수 있었구나!’ ‘저건 어떤 방법을 썼을까?’와 같은 감탄과 의문에 휩싸여 있다 보니 세 시간 동안의 줄거리는 기억나지 않았다. 영화 속에서 자연스럽게 표현되는 물의 움직임은 ‘물리 엔진’을 통해 구현된다. 물의 움직임에 대한 방정식을 만들고, 컴퓨터를 사용해 계산된 결과를 관객에게 보여주는 것이다. 눈으로 보이거나 만져지는 액체, 고체와 같은 소위 ‘연속체’뿐 아니라 눈에 보이지 않는 원자도 시뮬레이션으로 움직임을 구현할 수 있다. 물질 구성의 최소 단위가 원자라고 생각하면 이들을 어떻게 섞고 배열하느냐에 따라 우리가 알고 있는 모든 물체를 만들 수 있다. 이를 활용하면 판도라 행성의 물처럼 현실에는 존재하지 않는 가상 물질을 만들 수 있다. 새로운 방식으로 원자를 쌓거나 다른 원자들을 섞으면 새로운 성질을 갖는 가상 물질을 만들 수 있는데, 이것을 소재 설계라고 한다. 또 실험을 통해 만든 재료의 성질이 왜 그러한지를 시뮬레이션으로 분석해 원인을 알아낼 수도 있는데, 이러한 연구 방법을 계산재료과학 또는 계산과학이라 부른다. 훌륭한 계산과학자는 원자를 어떻게 쌓으면 좋을지를 생각하는 상상력과, 이를 뒷받침하는 풍부한 이론적 지식을 갖춘 사람이다. 계산과학자는 실험을 통해 합성한 새로운 소재의 성질이 어디에서 비롯된 것인지를 예측해야 하는데, 이 과정을 모델링이라고 한다. 모델링이 끝나면 컴퓨터를 통해 그것을 구현하는 과정에서 컴퓨터 조작 능력과 방정식을 만들어 내거나 수정할 수 있는 프로그래밍 능력도 필요하다. 물론 재료에 대한 배경 지식, 예를 들면 물리학, 화학, 재료과학 등의 기본적 지식도 필요하다. 이러한 과정에서 다양한 지식을 습득하고, 새로운 소재를 설계해 기술 발전을 이루어내는 것이 계산과학의 핵심적 역할이다. 계산과학은 다른 분야와 달리 연구 대부분에 컴퓨터를 이용하기 때문에 장소 제약이 거의 없다. 컴퓨터를 사용한다면 어디에서라도 반드시 같은 결과가 나와야만 하기 때문에 그곳이 어디인지는 중요하지 않다. 그런데 역설적이게도 연구자들 간의 자유로운 토론을 위한 공간은 반드시 필요하다. 지리적 제약은 없지만 모델링과 프로그래밍을 통해 실험 결과를 검증하고, 연구를 반복적으로 수행해야 하기 때문이다. 다른 연구자와 지속적, 효율적으로 소통하려면 머리를 맞대는 논의는 필수적이다. 인도는 계산과학 연구에서 한국보다 큰 장점을 갖고 있는 곳이다. 가장 중요한 것은 우수한 연구자가 많다는 점이다. 인도는 인구 약 14억3000만 명으로 전 세계에서 가장 많은 인구를 보유하고 있고, 공학자를 선호하기 때문에 대학에서 계산과학 분야 대학원생과 연구 성과도 많다. 예를 들면 지난해 계산과학의 중요한 도구인 ‘제1 원리 계산(오직 기본 물리법칙과 상수 및 입자들에 대한 기본적 정보만으로 물질의 모든 물리·화학적 성질을 계산하는 방법)’ 분야에서 출판한 논문 3만3000건 중 40%에 이르는 1만2900건이에 인도계 과학자들이 포함되어 있다. 인도는 IT(정보 기술) 인력도 많아 계산과학에서 필수적인 코딩 전문가 찾기가 어렵지 않다. 출처 : 조선일보(링크)

- KIST, 탄소포집공정이 필요 없는 단순화된 이산화탄소 전환공정 개발 - 기존 이산화탄소 전환기술 대비 경제성, 친환경성 모두 높여 대부분의 사람들이 일상생활에서 기후 위기를 체감할 정도로 탄소중립은 인류가 직면한 생존의 문제가 되고 있다. 탄소중립 구현을 위한 여러 방법 중 하나인 온실가스인 이산화탄소 포집·활용·저장(CCUS, Carbon dioxide Capture Utilization and Storage) 기술은 이산화탄소 감축을 위한 혁신 기술로 주목받고 있다. CCUS는 테슬라의 최고경영자(CEO) 일론 머스크가 2021년부터 4년간 1억 달러의 상금을 분배하겠다고 밝혔던 바로 그 기술이다. 이산화탄소의 고순도화, 압축, 분리 및 재사용 과정에서 소모되는 에너지가 워낙 커서 이러한 기술의 실용화 전망을 어둡게 하고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 청정에너지연구센터 이웅 박사, 원다혜 박사 연구팀은 액상 흡수제에 포집된 이산화탄소를 전기화학적으로 직접 전환해 고부가가치 합성가스를 생산하는 공정을 개발하는 데 성공했다고 밝혔다. 해당 연구성과는 현재까지 CCUS 기술의 한계로 지적되어 온 경제성 문제를 해결할 수 있다는 점에서 주목받고 있다. 연구팀이 개발한 이산화탄소 전환공정은 액상 흡수제에 포집된 고순도 기체 이산화탄소를 활용하기 때문에 기존의 복잡하고, 많은 에너지가 소모되는 이산화탄소의 고순도화 및 압축 과정을 생략할 수 있다. 이 때문에 기존 CCUS 기술 대비 가격경쟁력이 높고, 탄소배출 저감효과가 크다는 장점이 있다. 뿐만 아니라 미반응 이산화탄소는 여전히 액상 흡수제에 포집되어 있기 때문에 생성물인 합성가스와의 추가 분리 공정 또한 필요 없고 합성가스의 수소와 일산화탄소 비율을 손쉽게 제어할 수 있다는 것도 또 다른 장점이다. 한편, 연구팀은 최적의 흡수제 선정, 반응 촉매 개발, 전기화학 반응기 개발, 장시간 운전 안정성 검증과 관련한 실험을 수행하여 액상에서의 이산화탄소 직접 전환 반응 효율을 극대화할 수 있었다. 또한, 개발 공정에 대한 상용화 가능성을 확인하기 위해 상용급 공정에 대한 컴퓨터 모델링 시뮬레이션 연구도 수행했다. 이 밖에도 기술경제성 및 전 과정 평가를 통해 새로 개발한 이산화탄소 전환공정은 기존 CCUS 기술 대비 생산 단가 27.0% 절감 및 탄소배출 75.7% 저감이 가능할 것으로 예상하였다. 뿐만 아니라 화석연료 기반 기술 중심으로 형성된 화학 시장 가격과 비교해도 대등한 가격경쟁력을 확보할 수 있었다. 특히, 합성가스의 경우는 기존 전환기술 대비 27.02% 생산 단가가 절감(생산 단가를 $0.89/kg 에서 $0.65/kg까지 절감할 수 있으며 탄소배출은 1.13kg CO2/kg에서 0.27kg CO2/kg 저감이 가능하다. 개발된 이산화탄소 전환공정을 화력발전소 등 이산화탄소 대량 배출원에 설치할 경우, 낮은 비용으로 이산화탄소 저감과 동시에 에틸렌 등 고부가가치 화합물을 생산할 수 있을 것으로 기대된다. KIST 원다혜 선임연구원은 “개발된 기술은 포집된 이산화탄소를 활용해 전기화학적으로 고농도 합성가스를 효율적으로 합성하는 기술적 진보를 달성했다는 점에서 큰 의의가 있다.”고 밝혔다. 연구책임자인 KIST 이웅 책임연구원은 “이산화탄소를 활용하는 다양한 전기화학적 전환 시스템에 응용 가능할 것으로 기대하고 있으며, 향후 이를 위한 연속 공정 실증 및 기업으로의 기술이전을 추진할 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 운영되는 “유용물질 생산을 위한 Carbon to X 기술개발사업”으로 수행되었으며, 연구 결과는 세계적 권위의 과학저널 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications, IF 17.694, JCR 7.432%)’에 12월 5일 게재되었다. [그림 1] 새로운 이산화탄소 활용 기술(RSA 공정)과 기존 기술과의 차이점 [그림 2] 단순화된 이산화탄소 전환 공정 [그림 3] 새로운 이산화탄소 활용 기술(RSA 공정)의 개략도 [그림 4] 화석연료 기반 기술 대비 새로운 이산화탄소 활용 기술(RSA 공정)의 가격경쟁력 ○ 논문명: Toward economical application of carbon capture and utilization technology with near-zero carbon emission ○ 게재일: 2022.12.05. ○ DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-022-35239-9 ○ 논문저자 - 탁경재 박사후연구원(제1저자/KIST 청정에너지연구센터) - Langie 박사과정생(제1저자/KIST 청정에너지연구센터) - 이웅 책임연구원(교신저자/KIST 청정에너지연구센터) - 원다혜 선임연구원(교신저자/KIST 청정에너지연구센터)