화학뉴스

도레이(Toray)가 탄소 100% 이산화탄소(CO2) 분리막을 개발했다.
중공사 형태의 다공질 탄소섬유를 지지체로 사용했고 표면에는 얇은 탄소막으로 분리기능층을 형성한 것으로, 기존 무기계 이산화탄소 분리막 모듈과 비교했을 때 동일체적 기준으로 이산화탄소 투과량이 최대 5배에 달하는 것으로 알려졌다.
앞으로 산학 연계를 강화하면서 천연가스와 바이오가스 정제용 수요를 개척함으로써 2025년경 실용화, 2035년경 매출액 100억엔대 사업으로 육성하는 것을 목표로 하고 있다.
이산화탄소 분리 분야에서는 기존의 흡수법, 흡착법에 비해 에너지 소비량이 적은 막 분리법에 대한 관심이 높아지고 있다.
다만, 막 분리법은 기능적 강도를 부여하기 위해 지지체가 필요하나 알루미나(Alumina) 등을 사용한 기존 무기계 지지체는 직경을 줄일 수 없어 소형화에 적합하지 않다는 지적을 받아왔다.
도레이는 2019년 개발한 다공질 탄소섬유로 과제를 해결한 것으로 알려졌다.
직경이 300마이크로미터 미만으로 얇은 중공사형 다공질 탄소섬유를 지지체로 사용하면서 표면에 수마이크로미터급 탄소막 분리기능층을 균일하게 형성함으로써 혁신적인 분리막 창출에 성공했다.
100% 탄소 분리막으로, 지지체와 분리기능층을 독립적으로 설계할 수 있을 뿐만 아니라 뛰어난 이산화탄소 분리성과 고내구성을 갖추었다는 점에서 주목받고 있다.
제올라이트 막을 사용한 무기계 이산화탄소 분리막의 직경이 10-20밀리미터인 반면 도레이 개발제품은 0.2-0.4밀리미터로 작아 동일체적 모듈에서 더 많은 막을 충진할 수 있고 최대 5분의 1 수준으로 콤팩트화하는 것도 가능할 것으로 기대되고 있다.
일반적인 섬유와 마찬가지로 연속생산이 가능해 분리막 코스트를 낮추는데에도 크게 도움이 될 것으로 예상되고 있다.
도레이는 바이오가스, 천연가스 정제용 외에 배기가스 분리용 수요를 개척하면서 신규 분리막과 관련된 연구 및 기술 개발을 가속화할 예정이다.
시가(Shiga) 사업장에 설립한 미래 창조 연구센터의 이노베이션 허브 기능을 활용해 산학 연계작업도 본격화할 방침이다. (K)