COF-999: 이산화탄소 포집 기술의 게임 체인저

빈둥거리는 시간에 유튜브 숏츠를 보다가 이산화탄소 포집의 신물질이자 관련 산업의 게임 체인저가 될만한 물질인 COF-999가 나왔다는 영상을 보게되었다.

내가 이쪽 분야 전문가는 아니지만서도 꽤나 자극적이게 COF-999 200g 이면 나무 한그루 만큼의 이산화탄소를 포집할 수 있다라는 획기적인 문구에 마음이 쏠려서 관련 내용에 대해 알아보고 싶은 마음이 들었다.

그래서 COF-999에 대해서 알아보면서 나름 이해하고 정리한 내용을 정리해서 적어보려고 한다.

내용은 위 링크의  논문의 요약과 저자의 인터뷰 내용을 기반으로 작성되었다.

COFs는 유기 화합물 간의 공유 결합을 통해 형성된 다공성 결정성 물질이다.

이는 높은 표면적과 정밀한 기공구조를 가지고 있어 다양한 가스 저장 및 분리 기술에 활용된다.

특히 이번 주제가될 이산화탄소 포집에 대해서 COF의 일종인 COF-999가 개발되어 대기중 이산화탄소를 효과적으로 포집할 수 있음이 드러났다.

COF-999의 주요 특징

기존 아민기반 액체 흡수체 또는 금속 유기 구조체(MOFs)와 다르게 COF-999는 상대적으로 높은 포집능력을 보여준다.

무엇보다도 상온의 대기에서 이산화탄소를 포집할 수 있다는것이 큰 특이점이다.

그리고 이렇게 포집된 이산타화탄소를 방출하기위해 기존의 물질은 120도 이상의 높은 온도가 필요했으나 COF는 60도의 낮은 온도에서도 물질을 방출할 수 있어서 에너지 효율적이라고 할 수 있다.

마지막으로 여러번 포집/방출을 반복해도 성능저하없이 안정적으로 작동하는 차별점을 가지고 있다.

이는 구조적으로 안정된 COF-999의 특징으로 습기나 오염물질에 강해 원 구조가 분해되거나 변질되지 않는다.

이를 표로 비교해보자면 아래와 같다.

이렇게 비교해보면 COF-999는 기존 이산화탄소 포집 물질에 비해 포집용량, 에너지 효율성, 내구성 등 여러 측면에서 상대적으로 우수한 성능을 보인다.

UC 버클리의 오마르 야기(Omar Yaghi) 교수는 최근 인터뷰(Berkeley News)에서 COF-999의 발전 가능성을 강조했다.

야기 교수는 "COF 기반 기술은 기존 탄소 포집 방법보다 훨씬 효율적이며, 실내 공기 정화 및 산업용 CO₂ 감축에도 적용될 수 있다"고 이야기 했다.

또한, "COFs의 확장 가능성은 무궁무진하며, 향후 대규모 도시 환경에서도 유용한 탄소 제거 기술로 자리 잡을 것"이라고 기대감을 드러냈다고 한다.

야기 교수는 특히 COF-999가 재생이 용이하고 지속 가능한 소재로 제작되었기 때문에, 장기적으로 탄소 제거 비용을 낮추는 데 기여할 수 있음을 강조했고, "CO₂ 감축을 위해서는 경제적인 솔루션이 필수적이며, COFs는 이를 실현하는 중요한 기술이 될 것"이라고 덧붙였다.

또한, COF-999가 기존의 금속 유기 구조체(MOFs)나 아민 기반 흡수제보다 낮은 에너지 비용으로 CO₂를 포집하고 방출할 수 있음을 강조하며, 이는 대규모 산업 적용을 위한 중요한 요소라고 설명했다.

야기 교수는 이번 연구를 통해 COFs가 단순한 연구 단계에 머무르지 않고 실제 사용 가능한 기술로 발전할 수 있는 가능성을 보여주었다고 평가했다.

그는 "COFs는 단순한 실험실 연구에서 벗어나, 실제 환경에서 효과적으로 작동할 수 있는 단계에 접어들고 있다. 우리가 앞으로 이 기술을 더 발전시키고 확장할 수 있다면, 전 세계적으로 CO₂ 감축 목표를 달성하는 데 실질적인 기여를 할 수 있을 것"이라고 언급했다.

또 정부 및 민간 기업과의 협력을 통해 COF-999 기술을 대규모로 생산하고 실용화하는 것이 필요하다고 강조했다.

여러모로 개발한 물질이 실용화되어서 실제 현장에서 쓰일때까지의 추가적인 연구와 적용 사례가 필요하다는걸 거듭 강조하는것 같다.

이 기술은 기존의 이산화탄소 포집 방법보다 에너지 효율성이 높아 산업 현장에서 발생하는 잉여 열을 활용하여 지속적인 운용이 가능할것 같다.

또한, 기후 변화 대응 전략의 일환으로 각 도시에서 직접 CO₂를 포집하여 탄소 중립(Net Zero) 목표를 달성하는 데 중요한 역할을 할 수 있다.

이런 부분이 이산화탄소 포집 분야에서의 '게임 체인저'라는 이명으로 불리우는 이유인듯 하다.

추가적으로, COF-999는 실내 공기 정화 시스템에도 응용될 가능성이 있으며, 가정이나 상업용 빌딩에서도 CO₂ 수준을 조절하는 데 활용될 수 있어 실내 환경의 공기 질을 개선하는 동시에, 건물 자체적으로 탄소 배출을 줄일 수 있는 기회를 제공할 수도 있을 것이다.

기존에는 공장의 배기구에만 적용했던 포집 기술을 일반 빌딩이나 공조 시스템 환경에 쉽게 적용가능하다는거 자체가 엄청 매력적인 기술이라 생각이든다.

마찬가지로 당연히 COF-999의 낮은 재생 온도와 높은 내구성을 활용하여, 공장이나 발전소의 배기가스 처리에도 적용될 수 있고 이를 통해 산업 현장에서 배출되는 CO₂를 효과적으로 포집하고 재활용하여, 더 에너지 효율적으로 장기적인 탄소 저감 효과를 기대할 수 있을 것이다.

미래에는 COF-999를 활용한 이동식 CO₂ 포집 장치가 개발되어, 차량, 선박 및 항공기와 같은 운송 수단에서도 직접적으로 탄소 배출을 줄이는 기술로 발전할 가능성이 있을것이다.

이는 좀더 넓게 바라보자면 글로벌 탄소 배출을 획기적으로 줄이는 데 기여할 수 있는 혁신적인 접근 방식이 될수 도 있다.

이런류의 에세이글은 처음 써보는데, 나도 새로운 지식이나 정리가 필요한 정보들은 이렇게 정리하는겸 에세이 방식으로 엮어서 글을 계속 남겨볼까한다.

이래야 세상 돌아가는것도 알고 그래도 나름 이공계쪽에 몸 담고 있는 사람으로써 다른 연구자들에 대한 존경의 의미로도 내 마음을 이렇게 표현하고 싶기도 하기 때문이다.

세상을 나아지게 하기위해 연구를 하는 분들, 다들 화이팅이다.