KAIST·MIT, 전도성 파이버 기반 초고효율 e-DAC 세계 첫 개발

작성일 08-25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">3V 전압으로 80초 만에 110℃ 도달, 에너지 손실 20% 절감<br>95% 이상 고순도 이산화탄소 회수, 대규모 확장성 입증</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="Uyot3SaV1A">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="0f15d9e80d430995f475f71cc8f7a9965323ed271a7a3f4c0a885e2dffc5011e" dmcf-pid="uWgF0vNftj" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="은 나노 복합체 기반 전도성 섬유형 DAC 소자 모식도. ⓒ한국과학기술" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/25/dailian/20250825112212501oiqa.png" data-org-width="700" dmcf-mid="p38lvcP31c" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/25/dailian/20250825112212501oiqa.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            은 나노 복합체 기반 전도성 섬유형 DAC 소자 모식도. ⓒ한국과학기술
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          <p contents-hash="9685ad7121e3e919c40c297ea1dc672f4179bd20f6c382bd7f6d436399b0315f" dmcf-pid="7Ya3pTj41N" dmcf-ptype="general">한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 고동연 교수 연구팀이 미국 MIT 화학공학과 T. 앨런 해튼 교수팀과 공동으로 전도성 은나노 파이버 기반 초고효율 전기 구동 DAC(e-DAC, Electrified Direct Air Capture) 기술을 세계 최초로 개발했다고 25일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="e3cf581c989de22d7d65d694a1cc9a448e879193fe8a28a2f2d096764f73ab93" dmcf-pid="zGN0UyA8Xa" dmcf-ptype="general">기존 DAC 공정은 흡수·흡착된 이산화탄소를 다시 분리하는 과정에서 100℃ 이상의 고온 증기가 필요했다. 이 과정에서 전체 에너지의 70%가 소모되고 복잡한 열교환 시스템이 필수적이어서 경제성 확보에 어려움이 있었다. 연구팀은 이 문제를 전기로 스스로 가열되는 파이버로 해결했다. 섬유에 전기를 직접 흘려 열을 발생시키는 ‘저항 가열(Joule heating)’ 방식을 적용해 외부 열원 없이 필요한 부분만 가열, 에너지 손실을 크게 줄였다.</p>
          <p contents-hash="d9b205d24c7aa1ee6c81b6e9de586c47808741d4fc08da36607979217d5a43f5" dmcf-pid="qHjpuWc6Gg" dmcf-ptype="general">이 기술은 3V의 낮은 전압만으로 80초 만에 섬유를 110℃까지 가열한다. 저전력 환경에서도 흡착과 재생 사이클을 단축하고 기존 대비 열 손실을 약 20% 줄이는 성과를 거뒀다.</p>
          <p contents-hash="e3c702e66754ca3f8dabde3f8c234d5e29248d437d5ddcc982501f01deb1b6ef" dmcf-pid="Bn7kDdqy1o" dmcf-ptype="general">핵심은 전기가 통하는 파이버를 만든 것을 넘어 ‘숨쉬는 전도성 코팅’을 구현해 전도성과 기체 확산성을 동시에 확보한 점이다. 연구팀은 은 나노와이어와 나노입자를 혼합한 복합체를 머리카락보다 가는 약 3마이크로미터(µm) 두께로 파이버 표면에 균일하게 코팅했다. 이 3차원 다공 구조는 전기 전도성이 높으면서도 이산화탄소 분자가 원활히 이동할 수 있어 빠른 가열과 효율적인 포집을 가능하게 했다.</p>
          <p contents-hash="4fd8326573c049407a1a161aa15f5ac172ed18554ce677ba6915bd03781ca82d" dmcf-pid="bLzEwJBW1L" dmcf-ptype="general">또한 다수의 파이버를 모듈화해 병렬로 연결했을 때 전체 저항이 1Ω 이하로 낮아져 대규모 시스템으로의 확장 가능성도 입증했다. 연구팀은 실제 대기 환경에서 95% 이상의 고순도 이산화탄소를 회수하는 데 성공했다.</p>
          <p contents-hash="fceab2aba7b68559aa9da1bb1d2581c311fd0afe3033c610f3b8b6abe271b298" dmcf-pid="KoqDribYGn" dmcf-ptype="general">이번 성과는 2020년 시작된 연구의 결실로, KAIST 연구진은 2022년 말 이미 핵심 기술에 대한 PCT와 국내외 특허(WO2023068651A1, 진입국: 미국, 유럽, 일본, 호주, 중국)를 출원해 원천 지식재산권을 확보했다. 이는 실험실 단계를 넘어 상용화를 고려한 연구임을 보여준다.</p>
          <p contents-hash="9fdc8e91ae3c02de3f90f214af4d83e48dc38339095ae512dc48ad2336ff35ea" dmcf-pid="2abrsL9HGJ" dmcf-ptype="general">이 기술은 전기만으로 구동돼 태양광·풍력 등 재생에너지와 연계가 용이하다. RE100을 선언한 글로벌 기업들의 탄소중립 공정 전환 수요에도 적합한 기술로 평가된다.</p>
          <p contents-hash="58fd583477fe2dd7cca21604b1b999b32fbd44f51c49db7ca3bf13e3e446073c" dmcf-pid="VNKmOo2XGd" dmcf-ptype="general">고동연 KAIST 교수는 “직접공기포집(DAC)은 단순한 이산화탄소 배출 저감을 넘어 공기를 정화하는 ‘음의 배출(negative emissions)’을 가능케 하는 핵심 수단”이라며 “이번 전도성 파이버 기반 DAC 기술은 산업 현장은 물론 도심형 시스템에도 적용할 수 있어 한국이 미래 DAC 기술 선도국으로 도약하는 데 기여할 것”이라고 말했다.</p>
         </section> 
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