탄소 두 겹 막으로 CO₂ 골라내는 실험…실제 배출가스 적용은 남아
연구진이 그래핀과 비정질 탄소를 겹친 초박막에서 이산화탄소 분리 성능을 보고했다. 실험실의 기체 투과 시험 결과로, 대형 설비의 포집 효율이나 비용 절감을 입증한 것은 아니다.
국제 연구진이 그래핀 위에 비정질 탄소층을 만든 얇은 막으로 이산화탄소를 다른 기체와 분리하는 실험 결과를 23일 학술지 《네이처 서스테이너빌리티》에 발표했다. 막의 선택도와 투과량을 함께 끌어올렸다는 보고지만 산업 배출가스 포집 장치에서 검증한 성과는 아니다.
얇은 탄소층과 미세한 통로
연구진은 그래핀 표면에 고분자 원료를 균일하게 입힌 뒤 열분해해 비정질 탄소층을 만들었다. 논문 초록에 따르면 이 층의 두께는 최소 2나노미터였고 탄성계수는 약 26.8기가파스칼로 측정됐다. 열처리 과정에서 만들어진 작은 기공은 기체 분자의 통과를 가르는 통로가 된다.
이 막의 이산화탄소·질소 선택도는 60을 넘었고 이산화탄소 투과도는 최대 5000 GPU(기체 투과 단위)로 제시됐다. 수소·이산화탄소 및 이산화탄소·메탄을 구분한 시험에서도 선택도가 각각 70을 넘었다. 이 수치는 연구진이 보고한 막 소재의 분리 지표이지 배출가스에서 이산화탄소 60%를 회수했다는 뜻은 아니다.
소재 성능과 포집 공정은 다른 문제
막은 기체가 얼마나 빨리 지나가는지와 섞인 기체를 얼마나 잘 가르는지를 동시에 따져야 한다. 별도의 연구진이 9월 《네이처 케미컬 엔지니어링》에 발표한 관점 논문도 막 두께와 운전 조건, 공급 기체의 이산화탄소 분압을 함께 평가해야 한다고 지적했다. 특정 막의 실험실 성능만으로 서로 다른 농도의 배출가스에 같은 결과가 나온다고 볼 수 없는 이유다.
이번 논문의 공개 초록은 연도가스·합성가스·천연가스의 분리 가능성을 제시하지만 상용 규모 장치의 장기 운전, 실제 포집 비용과 전체 에너지 사용량을 보여주지는 않는다. 소재가 설비 수준의 탄소 포집 기술로 이어질지는 제조 규모와 내구성, 운전 조건을 따로 검증해야 판단할 수 있다.
대표 이미지: AI 생성 이미지 / 데이마크
원문: https://www.nature.com/articles/s41893-026-01973-x
관련 관점 논문: https://www.nature.com/articles/s44286-026-00441-9
