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[IT뉴스]독성 유기용매 걸러주는 차세대 나노여과 분리막 개발

온카뱅크관리자

2024-04-29 12:00:18

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="VgpkT9ts1w">
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="fgpkT9tstD" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="연구팀이 고분자 물질로 만든 차세대 나노여과 분리막을 유기용매 투과도 시험 장비에 넣고 있다. 한국화학연구원 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202404/29/dongascience/20240429120023864xgwd.png" data-org-width="567" dmcf-mid="0vi19AMUXy" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202404/29/dongascience/20240429120023864xgwd.png" width="658"></p>
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            연구팀이 고분자 물질로 만든 차세대 나노여과 분리막을 유기용매 투과도 시험 장비에 넣고 있다. 한국화학연구원 제공
           </figcaption>
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          <p dmcf-pid="4aUEy2FO5E" dmcf-ptype="general">분리막은 폐수 정화나 바닷물 담수화 등 특정 물질을 거르는 필터로 활용된다. 국내 연구팀이 성능과 내구성을 모두 끌어올린 나노여과 분리막 제조 기술을 개발했다. 독성이 강해 기존 분리막으로 여과하기 어려웠던 유기용매의 분리·정제 과정에 활용될 것으로 기대된다.</p>
          <p dmcf-pid="8XL3fEdz1k" dmcf-ptype="general"> 한국화학연구원(KRICT)은 유영민 화학공정연구본부 선임연구원 연구팀이 내열성과 내화학성이 강한 고분자인 폴리벤즈이미다졸(PBI)이라는 소재를 이용해 고성능·고내구성 유기용매 나노여과 분리막 제조 기술을 개발하고 연구결과를 국제학술지 '저널 오브 멤브레인 사이언스' 3월 호에 게재했다고 29일 밝혔다.</p>
          <p dmcf-pid="6Zo04DJqHc" dmcf-ptype="general"> 유기용매는 반도체 제조에 쓰이는 실리콘 웨이퍼나 화장품처럼 고순도 물질에 있는 불순물을 제거하거나 의약품 합성, 기초화학 원료 생산 등 다양한 산업에 쓰인다. 최종 공정에서는 중간에 사용된 유기용매를 가열해 증류하거나 분리막으로 걸러내는데 이때 버려지는 폐 유기용매가 매년 200만 톤(t)이 넘는다.</p>
          <p dmcf-pid="P5gp8wiBXA" dmcf-ptype="general"> 분리막을 이용한 나노여과 방식은 증류보다 에너지가 적게 들고 더 다양한 유기용매 분리에 적용할 수 있다. 상용화된 기존 분리막 소재로 쓰이는 고분자 물질인 폴리이미드(PI)는 강산성이나 강알칼리성 유기용매에 닿으면 쉽게 손상되는 등 일부 유기용매에서만 사용할 수 있다는 한계가 있다. 또 유기용매를 투과시키는 정도와 용매에 섞인 특정 물질을 걸러내는 '선택도'도 낮은 편이다.</p>
          <p dmcf-pid="QWd5KjxpHj" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 내열성과 내화학성이 높은 PBI 소재의 나노여과 분리막을 만드는 공정 중 후가교 방법을 새로 개발했다. 후가교는 고분자로 분리막을 만든 뒤 추가 화학반응을 통해 내구성과 용매 분리 성능을 향상시키는 공정이다. 특히 산업에 많이 쓰이면서 독성이 강한 '극성 비양성자성 유기용매'에 활용되려면 후가교 공정이 필수적이다.</p>
          <p dmcf-pid="xYJ19AMUXN" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 기존 가교제보다 표면에너지가 높은 가교제를 사용해 분리막을 개선했다. 표면에너지가 높으면 유기용매 분자가 분리막을 통과할 때 에너지 장벽이 감소해 용매가 막을 투과하기 쉬워진다. 또 분리막의 작은 구멍인 기공을 균일하고 미세하게 조절해 유기용매를 분리할 때 용질을 걸러내는 선택도를 높였다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="yeZoOuYc5a" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="연구팀이 개발한 나노여과 분리막의 단면과 여과 과정 모식도. 한국화학연구원 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202404/29/dongascience/20240429120025292opwi.png" data-org-width="680" dmcf-mid="2Yd5Kjxp1r" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202404/29/dongascience/20240429120025292opwi.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            연구팀이 개발한 나노여과 분리막의 단면과 여과 과정 모식도. 한국화학연구원 제공
           </figcaption>
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          <p dmcf-pid="Wd5gI7GkGg" dmcf-ptype="general">새로운 후가교 공정을 거친 나노여과 분리막은 기존 분리막보다 72% 높은 투과도를 보였다. 용질 선택도는 6% 이상 높아졌다. 연구팀은 "수입률이 높은 유기용매의 재사용률을 높여 경제성을 높이고 독성이 강한 유기용매의 폐기량을 줄여 환경 문제를 개선할 수 있을 것으로 기대된다"고 설명했다.</p>
          <p dmcf-pid="YJ1aCzHEto" dmcf-ptype="general"> 이어 "PBI 나노여과 분리막은 최적화를 거쳐 2026년경 상용화 연계가 가능할 것으로 예상한다"며 "정밀화학 분야와 바이오매스 산업 등 다양한 분야에 기술을 확대 적용할 수 있을 것"이라고 밝혔다.</p>
          <p dmcf-pid="G4vMc5CntL" dmcf-ptype="general"> 이영국 화학연 원장은 "유기용매 분리·정제 과정에서 소모되는 에너지 비용을 효과적으로 절감하고 재활용 효율도 높였다"며 온실가스 배출 저감과 환경오염 최소화 등 사회적 문제 해결에 기여할 것"이라고 기대했다.<br>  </p>
          <p dmcf-pid="H8TRk1hL1n" dmcf-ptype="general">[이병구 기자 2bottle9@donga.com]</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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