화학뉴스

도레이(Toray)가 혼합가스에서 수소를 효율적으로 투과시키는 고분자 분리막 모듈을 개발했다.
도레이는 역침투(RO) 막 사업에서 축적한 기술을 활용해 수소 친화성 소재를 도입한 분리막으로 수소가 포함된 혼합가스를 대상으로 여과 수소 순도 98%를 달성하는데 성공했다.
샘플을 출하하고 있으며 분리막 탑재 모듈을 공급하는 형태로 5년 후 상업화하는 방안을 검토하고 있다.
도레이는 신기술이 에너지 절감에 기여하는 수소 고선택 투과, 공간 절감에 기여하는 수소 고투과화 특징을 가지고 있어 수소 제조용 수전해와 수증기 개질, 수소 수송에서의 캐리어 제조, 탈수소 용도에 유용할 것으로 기대하고 있다.
현재 주류를 이루고 있는 막 분리법은 고순도화에 과제가 있어 여러 모듈을 거치는 여과가 요구되고 있고 가스와 흡착제 사이의 친화성 차이를 이용한 압력변전흡착법(PSA)도 고순도 수소를 분리할 수 있으나 분리막법과 비교했을 때 대규모 장치가 필요하고 소비전력이 높은 것이 문제로 지적되고 있다.
도레이는 가스 공급과 투과측의 2층 유로 소재에 고분자 분리막을 적층시킨 분리막 모듈을 개발했다.
새로운 분리막은 해수를 담수화하는 RO막 공경이 0.6나노미터보다 작고 수소 분자 크기인 0.29나노미터보다는 크며 다른 가스를 배제할 수 있는 설계로 이루어져 있다.
독자기술로 유로 소재의 유로 저항성을 억제함으로써 기존 롤 규격으로 유로 소재 사용량을 줄이고 분리막 면적을 넓히는데 성공했다.
무기 분리막 모듈과 비교해 2배 이상 높은 막면적화를 실현해 모듈 1개당 수소 투과도가 향상됐고 수소 정제 프로세스에 필요한 모듈 개수를 대폭 줄이는 것도 가능해졌다.
구체적인 용도로는 연료전지 등 수소 이용 및 활용 분야와 수소 제조공법 가운데 하나인 메탄(Methane)을 이용한 수증기 개질로 발생하는 혼합가스나 수전해에서 발생하는 수소와 산소의 혼합가스 등에 활용하는 방안을 검토하고 있다. (K)