9월 과학기술인상,
한양대학교 권일한 교수 선정
- 탄소순환형 폐자원 고부가가치화 기술 개발
과학기술정보통신부(장관 이종호, 이하 ‘과기정통부’)와 한국연구재단(이사장 이광복, 이하 ‘연구재단’)은 이달의 과학기술인상 9월 수상자로 한양대학교 자원환경공학과 권일한 교수를 선정했다고 지난달 6일 밝혔다.
‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정하여 과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 수여하는 상이다.
과기정통부와 연구재단은 권일한 교수가 폐기물 내 탄소를 유용 자원 및 고부가가치 화합물로 전환하는 원천기술을 개발하여 저탄소 에너지화의 새로운 전략을 제시한 공로를 높게 평가했다고 밝혔다.
폐기물은 유용 자원으로 잠재력이 크지만, 조성이 복잡하고 많은 불순물을 포함하고 있어 자원화 과정이 까다롭다. 열화학 공정을 이용하는 기존의 폐기물 에너지화는 폐기물 내 특정 성분만을 추출하여 사용하기 때문에 많은 양의 부산물과 이산화탄소가 발생하여 이를 처리하는 추가 공정이 필요하며, 그 과정에서 탄소 손실이 발생하는 한계가 있었다.
권일한 교수는 열화학 공정 중 발행한 이산화탄소를 공정 내 반응 원료이자 반응 매개체로 활용하여 추가적인 탄소원을 확보하고, 폐기물에서 다양한 종류의 유용 자원을 회수하는 새로운 방안을 제시하였다. 나아가 해당 기술을 기반으로 원료의 전처리 과정이 필요 없는 바이오연료 생산 공정도 개발하였다.
권일한 교수가 개발한 바이오 연료 생산 공정은 다공성물질과 열에 의해 반응이 진행되어 기존에 사용되던 강산/강염기 촉매가 불필요하다. 또한 기존 기술은 원료에서 특정 성분만 추출하여 사용하지만, 새로운 기술은 모든 성분을 활용해 전체 공정 효율이 향상되었다. 더불어 기존 기술의 성분 추출 단계에서 소비되던 에너지와 부원료의 양을 줄여 경제성도 높였다.
해당 기술은 화학 및 에너지 산업의 기반시설 변형을 최소화하여 산업 전반에 적용이 가능할 전망이다. 관련 연구성과는 국제학술지 ‘ACS Sustainable Chemistry & Engineering’에 2021년 9월 27일 게재됐다.
한편 권일한 교수는 조리과정에서 발생하는 유해물질인 조리흄(Cooking oil fume)을 나노 그램 단위까지 정량/정성 분석할 수 있는 기술을 확보하여 조리사업장 작업환경측정 기준 선정의 근거도 마련하였다.
권일한 교수는 “이번 연구는 폐기물을 연료로 활용하여 탄소의 손실을 줄이고 탄소 활용도를 극대화하는 방안을 제시한다는 점에서 의의가 있다”며 “환경공학자로서 관련 지식과 판단력을 바탕으로 앞으로 환경 보전과 환경관련 현안 해결에 이바지할 수 있기를 기대한다”고 밝혔다.
[주요 연구성과 설명]
<탄소순환형 폐자원 고부가가치화 기술 개발>
- 이산화탄소 활용 폐기물 자원화
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폐기물 자원화 기술은 폐기물 내 탄소를 유용 자원 및 고부가가치 화합물로 전환하는 기술이다. 기존 열화학공정을 이용한 폐기물 에너지화는 많은 양의 부산물과 이산화탄소가 발생하기 때문에 사후 처리 공정이 필요하며, 그 과정에서 탄소 손실이 발생하는 한계가 있었다. 연구진은 이산화탄소를 기존 열화학 공정에 통합하여 폐기물 내 탄소 활용을 극대화하는 방안을 제시했다. 열화학 공정 중 발생하는 이산화탄소는 공정 내 탄소 원료로서 활용되어, 추가적인 합성가스 생산 증대에 기여하였다.
- 다공성물질 활용 바이오연료 생산
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열화학적 공정 생산물인 고체 잔류물(char)은 바이오연료 생산을 위한 다공성물질 및 촉매로 활용 가능하다. 연구진이 보유한 다공성물질 활용 바이오연료 생산 기술은 기존 바이오연료 생산 방식과 비교하여 추가적인 전처리 과정과 강산/강염기 촉매가 불필요하며, 불순물에도 민감하지 않아서 폐기물로부터 고수율의 바이오연료 생산이 가능하다. 새로운 폐기물 자원화 기술은 현 화학 및 에너지 산업의 기반시설 변형을 최소화함으로써 단기간 내에 산업 전반에 적용 가능하다.
[수상자 권일한 교수 인터뷰]
지구의 자원은 한정되어 있지만, 현대사회는 보다 많은 에너지와 자원을 요구합니다. 권일한 교수는 사용 후 버려지는 폐기물에서 큰 잠재력을 보았습니다. 폐기물 역시 탄소를 기반으로 한 원료의 하나로 인식한 것인데요. 권일한 교수는 지난 20년 ‘탄소순환형 폐자원’연구에 매진하여 자원재활용과 폐기물자원화를 넘어선 새로운 에너지화 전략을 제시하였습니다. 그에게 과학은 기술적 난제를 해결하는 마술봉이 아닙니다. 그가 연구실에서 마주하는 것은 매우 단순하고 지루한 일련의 데이터지만, 세계적인 연구를 수행한다는 믿음으로 남들과 다른 시각으로 실험을 설계하고 증명해왔습니다. 탁월함은 성실한 습관과 신념에서 시작됨을 몸소 보여준 권일한 교수 연구 이야기를 소개합니다.
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