서울대학교 국제농업기술대학원 최준원 교수 연구팀에서는 목질계 바이오매스의 급속 열분해 공정 후 제조되는 다량의 고형 부산물을 알칼리 촉매와 열화학적 공정을 적용하여 다공성의 활성탄 소재를 제조, 활용 성능을 평가한 연구를 수행하여 물리화학적 특성과의 상관관계를 규명한 연구를 RSC Advances 저널(2017. vol 7. p 42192; IF 3.108)에 게재하였다.

 
  급속 열분해 공정은 기존 화석 연료를 대체하기 위한 친환경 액상 연료인 바이오오일을 제조하는 공정으로 산소가 없는 고온의 조건에서 빠른 시간 안에 반응이 일어나며 바이오매스의 결합 구조 분리 및 재응축 과정을 거쳐 최종적으로 가스, 액상 연료, 고형 부산물이 생성된다. 이 때 생성되는 고형 부산물인 바이오탄은 탄소 집약적인 유기소재이지만 아직 연소에 의한 열에너지원 용도로 대부분 사용되고 있다.

 
  본 연구팀은 바이오탄을 대상으로 수산화칼륨을 적용한 고온 촉매 활성화 공정을 수행하였고, 제조된 활성탄을 대표적인 유기 오염물질인 페놀 표준용액에 투입하여 흡착 메커니즘 및 활성탄의 물성과 평형 흡착량 사이의 상관관계를 분석하였다. 연구 결과 상용 활성탄 대비 약 3배 더 높은 비표면적을 지닌 활성탄을 제조할 수 있었으며 내부 구조의 탈수소화 및 탈산소화에 의해 관능기가 제거되며 다량의 방향족 고리 구조가 형성된 것을 확인하였다. 제조된 활성탄의 페놀 흡착량 또한 상용 활성탄의 흡착 용량 대비 더 뛰어났으며 랭뮤어 흡착 등온식에 의한 단분자층 흡착 메커니즘 모델을 따르는 것으로 나타났다. 더 나아가, 활성탄의 물성 중 특히 중간 크기 기공의 형성 정도가 흡착질의 분산 경로를 단축시킴으로써 흡착 용량에 가장 큰 상관관계가 있음을 밝혔다.

 
  위 연구에서는 바이오리파이너리 기술을 적용하여 공정 부산물인 바이오탄을 고부가가치 환경소재로 활용할 가능성을 제시했다는데 의미가 있다. RSC Advances 은 영국 Royal Society of Chemistry에서 출간하는 국제학술지로서 화학 및 화공, 재료 분야에서 최근 이슈가 되는 연구 성과를 주로 게재하고 있다.