분자층상조립기술을 이용한 분리막 제조 방식

국내 연구진이 나노기술을 이용해 바닷물을 먹을 수 있는 물(담수)로 바꾸는 분리막의 구조와 성능을 필요에 맞게하는 맞춤형으로 설계하는 기술을 개발해 향후, 전 세계 물 부족 문제 해결에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

고려대 이정현 교수 연구팀이 미래창조과학부가 추진하는 기초연구사업(신진연구자지원)의 지원으로 수행된 이번 연구결과는 나노 분야 권위지인 ACS Nano 온라인판에 게재됐다.

기존의 해수를 담수로 만드는 역삼투 분리막 제조기술은 분리막의 물리적·화학적 구조를 제어하기 어려워 분리막의 성능과 내구성을 높이는데 한계가 있었다.

따라서 분리막의 이송구조를 원하는 대로 만들어 성능과 효율을 극대화하려는 연구가 활발히 진행됐다.

연구팀은 아이들이 블록을 쌓아 구조물을 만들 듯이, 분자들을 교차로 쌓아 조립해 여러 층의 얇은 막을 만드는 나노기술(분자층상조립기술)로 분리막의 구조와 성능을 원하는 대로 제조할 수 있는 기술을 개발했다.

특히 이 기술로 제조된 분리막은 기존에 비해 염분 제거율은 동일하면서도 물 투과율을 80%이상 향상시켰다.

또한 이번 연구는 지금까지 연구자들이 밝혀내지 못한 분리막의 구조와 성능간의 관계를 규명했다는 점에서 의미가 있다.

연구팀은 분리막의 두께와 화학구조를 독립적이고 체계적으로 변화시켜 분리막의 성능을 분석함으로써 최적의 분리성능을 보이는 화학구조를 규명해 분리막의 <구조- 물성-성능 > 관계를 밝혔다.

연구진은 이번 연구의 기대효과에 대해 산업적인 관점에서 볼 때, 기존 분리막 제조기술과 차별화된 기술을 개발함으로써, 향후 급성장할 것으로 예상되는 해수담수화 분리막 시장에 있어서, 분리막 소재기술의 해외의존도를 줄이고, 국내 분리막 기술의 세계시장 점유율 증가를 기대할 수 있다.

기술적인 관점에 있어서, 경험에 의존한 기존의 분리막 제조기술에서 벗어나, 정교한 나노기술을 접목한 과학적인 설계기술을 바탕으로 필요에 맞게 분리막의 구조와 물성을 예측·설계할 수 있게 했다. 또한, 과거 규명해내지 못했던 해수담수화 분리막의 구조-물성-성능간의 관계를 연구하는데 중요한 모델 소재가 될 것으로 기대된다.

이정현 교수는 "이 기술은 분리막의 구조를 자유자재로 변형시켜 성능과 내구성을 높일 수 있는, 기존의 선진 분리막 제조사가 보유한 기술과 차별화된 기술로써, 향후 해수담수화 및 수처리 분리막 시장에서 국내기술의 점유율을 높이는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.