초록 ▼

□ 연구개요
공융용매는 수소결합받개와 수소결합주개로 이루어졌다. 가능한 많은 수소결합받개 중에서 인 화합물은 친이산화탄소 기능기로 알려져 있다. 또한, 인 화합물은 다양한 치환기를 갖는 화합물로 활용할 수 있어 치환기가 친이산화탄소 기능기 포함 여부에 따라 다른 이산화탄소 용해도를 보였다. 따라서 본 연구과제에서는 인 화합물을 수소결합받개로 하고 알콜 기능기가 복수인 에틸렌 글리콜을 수소결합주개로 한 공융용매를 합성하고 이들의 밀도와 점도를 측정하고, 공융용매와 조용매 존재하에서의 이산화탄소 용해도를 실험적으로 측정하였다.

□ 연구개요
공융용매는 수소결합받개와 수소결합주개로 이루어졌다. 가능한 많은 수소결합받개 중에서 인 화합물은 친이산화탄소 기능기로 알려져 있다. 또한, 인 화합물은 다양한 치환기를 갖는 화합물로 활용할 수 있어 치환기가 친이산화탄소 기능기 포함 여부에 따라 다른 이산화탄소 용해도를 보였다. 따라서 본 연구과제에서는 인 화합물을 수소결합받개로 하고 알콜 기능기가 복수인 에틸렌 글리콜을 수소결합주개로 한 공융용매를 합성하고 이들의 밀도와 점도를 측정하고, 공융용매와 조용매 존재하에서의 이산화탄소 용해도를 실험적으로 측정하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
포화탄화수소 기능기를 포함하는 인 화합물로서 메틸트리페닐포스포늄 브롬을 수소결합받개로 하고 에틸렌글리콜을 수소결합주개로 하고 이들간의 다른 몰비로 공용용매 6종을 합성하고 분석한 후 이들의 물성치를 실험으로 측정하였다. 해당 공융용매와 이산화탄소로 이루어진 이성분계의 상평형 실험을 수행하였다. 불포화탄화수소 기능기 포함 인 화합물로서 아릴트리페닐포스포늄 브롬을 수소결합받개로 하고 에틸렌글리콜을 수소결합주개로 하는 공융용매 3종을 합성하고 이들의 밀도와 점도등을 측정하였다. 이들 공융용매와 이산화탄소 이성분계의 상평형 실험을 수행하였다. 이산화탄소의 용해도를 높이기 위해 에탄올과 아세톤을 조용매로 사용하여 공융용매가 포함된 삼성분계의 기포압력을 측정하였다. 같은 조건에서 포화탄화수소 기능기를 포함하는 공융용매보다 불포화탄화수소 기능기를 포함하는 공융용매가 포함된 계의 기포압력이 낮았다. 또한 수소결합주개는 없고 수소결합받개만 분자구조에 포함된 아세톤 보다는 이 둘을 모두 포함하는 에탄올을 조용매로 사용하는 것이 기포압력을 낮추었다. 온도를 올리면 기포압력이 올라가는데 이는 용매의 밀도가 낮아지기 때문이다. 에탄올을 조용매로 사용하고 불포화탄화수소 기능기가 포함된 인 화합물을 공융용매로 적용하면 많은 양의 이산화탄소를 포집할 수 있으며, 공융용매의 분자구조에 따라 이산화탄소 용해도를 조절할 수 있음을 보였다. 하지만 추가적인 연구를 수행하면 가스용해도를 더 세밀하게 조정할 수 있는 결론을 도출할 것으로 판단된다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구개발 결과를 이용하면 이산화탄소를 포집하는 공정에 적용할 수 있다. 현재 적용 중인 아민수용액 공정은 에너지 비용이 높고 환경친화적이지 못하므로 추후 연구를 지속적으로 지원하고 수행한다면 공융용매를 적용한 이산화탄소 포집공정 개발이 가능하다. 최근 유행하고 있는 인공지능을 이용한 공정개발에도 본 연구결과의 영향력이 작다고 할 수 없다. 특히 공융용매의 밀도와 점도 같은 물성치들은 실험적으로 얻어서 이들을 이용한 다양한 기계학습 기초자료로도 활용도가 아주 크다.
하지만, 추가적인 지원의 정도와 시급성은 매우 높고 빠를수록 좋다고 판단된다. 4차 산업혁명이라고도 불리는 인공지능 관련 발전속도는 매우 빠르므로 관련 분야의 선제적인 지원은 필수 불가결하다고 생각된다. 이런 인공지능 개발에는 본 연구결과물인 실험적으로 측정한 공융용매의 물성치, 이산화탄소의 공융용매에서의 용해도 없이 불가능하기 때문이다. 그러므로 본 연구와 관련된 지원은 기초적인 열역학 자료들의 확보라는 본래의 의미 뿐만 아니라 인공지능 관련 기술개발에도 꼭 필요한 결과물들이라고 할 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)