화학뉴스

국내 연구팀이 세계 최고 성능의 프로필렌(Propylene)‧프로판(Propane) 분리용 혼합기질막을 개발했다. 
프로필렌은 생산과정에 고순도화 작업이 필수적으로 요구되며, 특히 프로필렌‧프로판 분리 공정은 처리가 매우 어려운 편으로 평가되고 있다.
통상적으로 2개 물질의 끓는점 차이에 기반한 냉각 증류법을 활용하며 비슷한 분자구조로 끓는점의 차이가 불과 섭씨 5도 이내로 유사해 분리공정에 많은 설비와 비용이 요구되고 있다.
연세대학교 화공생명공학과 김대우 교수 연구팀이 개발한 분리막은 가압 시 프로필렌만을 선택적으로 투과할 수 있어 액화과정 없이 프로필렌‧프로판 분리가 이루어짐에 따라 기존 냉각공정에 드는 에너지를 절감하고 설비 코스트를 효과적으로 감축시킬 수 있다.
이론적으로 고성능 분리막을 적용함으로써 에너지 절감을 최대 45%까지, 생산단가는 73%까지 낮출 수 있을 것으로 예상되고 있다.
연구팀은 고성능 분리막 제작을 위해 높은 종횡비를 가지는 판상형 분자체를 합성하고 PI(Polyimide) 계열 고분자 속에 수평적으로 정렬해 혼합기질막을 구현했다.
분자체는 제올라이트(Zeolite)형 금속 유기골격체(ZIF-8)를 바탕으로 합성했고 0.4나노미터의 특징적 기공으로 프로필렌은 투과 가능하나 프로판은 투과하지 못하게 막음으로써 기체 분자 크기를 바탕으로 프로필렌‧프로판 분리가 가능하게 했다.
김 교수는 “석유화학, 수소경제, 에너지 저장 소자 등 다양한 분야에서 고성능 분리막에 대한 수요가 증가하고 있다”면서 “연구를 통해 높은 종횡비를 가지는 분리 소재를 합성할 수 있는 원천기술을 확보했고 다양한 소재‧응용 분야로 적용을 기대한다”고 강조했다.
연구는 과학기술정보통신부가 추진하는 신진연구자지원사업과 함께달리기사업의 지원으로 권오찬 박사, 김민수 연구원과 함께 진행됐으며 사이언스 어드밴시스(Science Advances) 1월5일자(현지시간)로 게재됐다. (K)