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[해외신기술] 폴리머 멤브레인으로 만들어진 뛰어난 나노필터 개발
2015년 07월 03일 (금) 16:13:18 워터저널 webmaster@waterjournal.co.kr

해외신기술


폴리머 멤브레인으로 만들어진 뛰어난 나노필터 개발

영국 임페리얼대학 연구진…유기용매서 10㎚ 이하 분자 필터링
염수담수화·혈액 정류·약품제조 등 다양한 분야에 활용 가능


영국 임페리얼대학 런던(Imperial College London) 연구진은 초박막의 합성 멤브레인을 이용해 유기 용매에서 작은 분자를 필터링할 수 있는 새로운 연구결과를 발표했다. 폴리머이드로 만들어진 이번 필름은 10㎚보다 얇아서 이보다 작은 분자만 필터를 통과할 수 있어 분자 거름종이 역할을 할 수 있다.

이러한 필터는 매우 복잡한 섬유 구조를 갖고 있는데, 연구진은 필터 표면적을 증가시켜 더욱 효과적인 필터효과를 만들수 있게 됐다. 이와 같은 구조는 약품을 제조하는 정제시스템에서 유기 분자를 걸러내는 것부터 담수화 공장의 필터까지 다양한 분야에서 활용이 가능하다.

   
▲ 미세한 구조로 이루어진 멤브레인의 전자현미경 사진.

멤브레인은 융매로부터 여러 종류의 분자들을 선택적으로 거를 수 있어 담수화 공장에서 소금 성분을 걸러내는 데 활용될 수 있으며, 혈액을 정류하는 데에도 사용될 수 있다. 그러나 아직 대부분의 경우 이러한 필터 멤브레인을 사용하기보다는 증류나 희석과 같은 방법을 사용한다.

이는 화학적인 처리 과정에서 이러한 멤브레인이 화학물에 취약한 성질을 가지고 있기 때문이다. 더욱이 멤브레인으로 만들어진 필터는 산업적으로 활용할 만큼 규모를 키우는 것이 힘들다. 이러한 상황에서 연구진은 이번에 거의 생물학적 멤브레인에 가까운 얇은 두께의 멤브레인을 만드는 데 성공했다.

또한, 이번에 개발된 멤브레인은 매우 견고한 특성을 가지고 있다. 최대 50바(bar)의 높은 압력에 견딜 수 있으며, 여러 유기 용매에 강한 내저항성을 갖췄다. 연구진은 이번에 프로토 타입으로 이러한 멤브레인을 만들어 대략 80㎜의 용매를 거르는 실험을 진행했으며, 향후 산업적으로 활용할 수 있을 만큼 성장시키는 것이 가능할 것으로 내다봤다.

연구진은 이러한 멤브레인을 만들기 위해 계면중합(interfacial polymerisation) 기술을 사용해 처리 공정을 조절, 부드럽거나 거친 막을 모두 만들 수 있게 됐다. 또한, 거친 표면 구조를 가진 멤브레인이 표면적이 크고 강도도 높다는 점을 확인했으며, 50바의 압력에서도 쉽게 구겨지지 않는 것을 확인했다.

아울러, 연구진은 여러 색상 및 종류의 염색약을 이용해 멤브레인의 성능을 실험하고, 기구를 이용해 압력을 가한 후 멤브레인의 특성을 평가했으며, 흡수분광계를 이용하여 필터링된 물질을 분석했다.

이러한 실험을 통해서 멤브레인의 우수성을 입증할 수 있었다. 연구진은 또한, 기름 정제에서부터 담수화까지 다양한 분야에서 친환경적인 멤브레인이 사용이 폭넓게 사용될 수 있도록 연구를 계속 이어나갈 것이라고 밝혔다. 이번 연구는 『Science』 저널 최근호에 게재됐다.

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015년 6월 23일 / 원문출처 : http://nanotechweb.org/cws/article/tech/61569

[『워터저널』 2015년 7월호에 게재]

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