국내 연구진이 빗물을 하수관으로 흘려보내는 맨홀의 형태와 기능을 모방한 고성능 분리막을 개발했다.
한국연구재단은 성균관대학교 화학공학부 유필진 교수와 김영훈 박사, 연세대학교 화공생명공학과 류두열 교수가 마이크로 기공의 블록 중합체를 주입한 고성능 분리막을 개발했다고 10월30일 발표했다.
정수 필터나 연료전지 등에 사용되는 분리막은 분리 효율과 처리 용량을 동시에 높이는 게 관건이다. 대량의 물질을 정확하게 분리해내야 하기 때문이다.
하지만 기존 분리막 소재는 기공을 작게 만들어 선별도를 높이면 물질이 통과할 때 저항이 커져 처리용량이 줄어들고 기공을 넓히면 처리용량은 커지는 대신 선별도가 떨어지는 단점이 있었다.
연구팀은 마이크로 기공을 가진 대면적의 구조물 틀에 15-20나노미터 크기의 미세한 기공을 가진 블록공중합체를 주입해 나노맨홀 형태의 독특한 분리막 소재를 개발했다.
분리막 구조체에 물질이 이동하는 통로인 마이크로 채널을 만들어 선별도와 함께 처리용량도 4배 이상 향상하는데 성공했다.
연구팀 유필진 교수는 “연구팀이 선보인 새로운 분리막 설계방식은 이온의 이동제어가 중요한 리튬이온 2차전지(LiB: Lithium-ion Battery)와 연료전지용에서 특히 우수한 성능을 보일 것으로 기대한다”고 강조했다.
다만, 고성능 분리막을 상용화하려면 블록공중합체 가격 절감과 대면적 구조물 제작 시간을 단축해야하는 과제가 남아있는 것으로 알려졌다.
연구는 교육부와 한국연구재단이 추진하는 일반 연구자지원사업의 지원으로 수행됐으며 연구성과는 10월29일 Advanced Materials 온라인판에 게재됐다.