에너지바이오학과 유원철교수 ‘햇빛만으로도 공기 중 물 수확’ 고성능 소재 개발 "
저습 환경서 빠른 흡·탈착 성능 입증 및 대량 생산 공정 실증… 수자원 부족 해결 기대
한양대학교 ERICA 에너지바이오학과 유원철 교수 연구팀이 홍익대학교 화학공학과 최수형 교수 연구팀과의 공동연구를 통해, 건조한 기후에서도 태양광만으로 공기 중 수분을 빠르게 수집할 수 있는 고성능 ‘대기 중 물 수확(Atmospheric Water Harvesting, AWH)’ 소재를 개발했다고 밝혔다.
이번 연구는 전 세계적 물 부족 문제 해결을 위한 차세대 기술로 주목받는 AWH 분야에서, 기존 소재의 한계였던 느린 흡·탈착 속도와 대량 생산의 어려움을 동시에 해결했다는 점에서 학계의 큰 주목을 받고 있다.
공동 연구팀은 반대 전하를 가진 고분자 간의 인력을 활용한 ‘고분자전해질 복합체(PEC)’에 광열 전환 기능의 그래핀 산화물(GO)과 흡습성 염(LiCl)을 구조적으로 균일하게 통합했다. 이를 통해 상대습도 25%의 건조한 환경에서도 15분 만에 수분을 흡착하고, 별도의 전력 없이 태양광만으로 45분 이내에 수분을 회수하는 ‘1시간 주기’의 고효율 사이클을 구현해냈다.
특히 이번 연구는 실험실 수준을 넘어 실제 응용 가능성까지 입증했다는 점에서 의미가 크다. 홍익대 연구팀은 유기용매를 사용하지 않는 친환경 공정을 통해 해당 소재를 킬로그램(kg) 단위로 대량 생산하는 데 성공했으며, 한양대 ERICA 연구팀은 이를 탑재한 야외 장치를 제작해 하루 1.37 L/kg 수준의 높은 물 생산력을 확인했다.
유원철 한양대 ERICA 교수는 “이번 연구는 수용액 기반 공정으로 대량 생산이 가능하면서도 빠른 성능을 확보했다는 데 큰 의미가 있다”며 “전력 인프라가 부족한 건조 지역에서 실질적인 물 생산 기술로 활용될 것으로 기대한다”고 밝혔다.
최수형 홍익대 교수는 “PEC 기반 소재가 다재다능한 AWH 플랫폼이 될 수 있음을 확인했으며, 향후 극한 환경용 소재로 연구를 확장할 계획”이라고 전했다.
한국연구재단 미래도전연구지원사업, 중견연구자지원사업, 기초연구실지원사업(BRL)의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 재료과학 분야 세계적 권위지인 『Advanced Functional Materials』(IF 19.0)에 3월 18일 게재되며 양교 연구팀의 긴밀한 협력을 통해 지·학 협력의 우수 사례를 제시했다는 평가를 받고 있다.
해당 논문 「Scalable Polyelectrolyte Complex-Based Sorbent with Hourly Sorption–Desorption Cycles for Multicyclic Atmospheric Water Harvesting in Arid Environments」에는 한양대 ERICA 허인철 석박통합과정, 홍익대 오승환 박사가 공동 제1저자로, 한양대 ERICA 유원철 교수와 홍익대 최수형 교수가 교신 저자로 참여했다.
한양대학교 ERICA 에너지바이오학과 유원철 교수 연구팀이 홍익대학교 화학공학과 최수형 교수 연구팀과의 공동연구를 통해, 건조한 기후에서도 태양광만으로 공기 중 수분을 빠르게 수집할 수 있는 고성능 ‘대기 중 물 수확(Atmospheric Water Harvesting, AWH)’ 소재를 개발했다고 밝혔다.
이번 연구는 전 세계적 물 부족 문제 해결을 위한 차세대 기술로 주목받는 AWH 분야에서, 기존 소재의 한계였던 느린 흡·탈착 속도와 대량 생산의 어려움을 동시에 해결했다는 점에서 학계의 큰 주목을 받고 있다.
공동 연구팀은 반대 전하를 가진 고분자 간의 인력을 활용한 ‘고분자전해질 복합체(PEC)’에 광열 전환 기능의 그래핀 산화물(GO)과 흡습성 염(LiCl)을 구조적으로 균일하게 통합했다. 이를 통해 상대습도 25%의 건조한 환경에서도 15분 만에 수분을 흡착하고, 별도의 전력 없이 태양광만으로 45분 이내에 수분을 회수하는 ‘1시간 주기’의 고효율 사이클을 구현해냈다.
특히 이번 연구는 실험실 수준을 넘어 실제 응용 가능성까지 입증했다는 점에서 의미가 크다. 홍익대 연구팀은 유기용매를 사용하지 않는 친환경 공정을 통해 해당 소재를 킬로그램(kg) 단위로 대량 생산하는 데 성공했으며, 한양대 ERICA 연구팀은 이를 탑재한 야외 장치를 제작해 하루 1.37 L/kg 수준의 높은 물 생산력을 확인했다.
유원철 한양대 ERICA 교수는 “이번 연구는 수용액 기반 공정으로 대량 생산이 가능하면서도 빠른 성능을 확보했다는 데 큰 의미가 있다”며 “전력 인프라가 부족한 건조 지역에서 실질적인 물 생산 기술로 활용될 것으로 기대한다”고 밝혔다.
최수형 홍익대 교수는 “PEC 기반 소재가 다재다능한 AWH 플랫폼이 될 수 있음을 확인했으며, 향후 극한 환경용 소재로 연구를 확장할 계획”이라고 전했다.
한국연구재단 미래도전연구지원사업, 중견연구자지원사업, 기초연구실지원사업(BRL)의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 재료과학 분야 세계적 권위지인 『Advanced Functional Materials』(IF 19.0)에 3월 18일 게재되며 양교 연구팀의 긴밀한 협력을 통해 지·학 협력의 우수 사례를 제시했다는 평가를 받고 있다.
해당 논문 「Scalable Polyelectrolyte Complex-Based Sorbent with Hourly Sorption–Desorption Cycles for Multicyclic Atmospheric Water Harvesting in Arid Environments」에는 한양대 ERICA 허인철 석박통합과정, 홍익대 오승환 박사가 공동 제1저자로, 한양대 ERICA 유원철 교수와 홍익대 최수형 교수가 교신 저자로 참여했다.