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기능성 고분자 분리막

전문가 제언: ○ 분리막공정은 낮은 에너지로 분리가 가능하여 환경 친화적이고 경제적인 공정으로 알려졌으나, 분리를 수행하는 분리막 재료의 분리 선택도 및 물질의 투과도 성능 및 운전 중에 성능을 떨어뜨리는 fouling 문제 등으로 많은 분야에 응용이 되지 못하고 있다. 그러나 에너지 소비 절약 및 환경 보존 차원에서 기존의 분리공정을 분리막공정으로 대체하거나, 하이브리드화시키는 움직임이 일고 있다. 이에 맞추어 본 논문은 기존 분리막의 문제점과 해결점을 정리하였다.

○ 물질의 분리는 기공이 있는 분리막의 경우 기공의 크기에 따라 분리가 일어나고, 기공이 없는 분리막인 경우, 분리막 소재의 물질에 대한 선택도에 따라 분리가 일어난다. 기공에 따라 분리가 일어나는 분리막의 경우에는 기공의 크기가 균일해야 하고, 미세한 크기 차이에 의해 분리가 일어나도록 기공 구조 조절이 필수적이다. 분리막 소재의 특성에 의해 분리가 일어나는 경우에는 선택도/투과도의 상관관계의 한계를 극복하기 위한 새로운 고분자를 설계하고 합성하여 높은 분리 선택도와 투과도를 갖는 소재를 개발하여야 한다.

○ 분리막공정이 실제 분리공정에 응용되기 위해서는 물질의 투과도가 높고, 운전 중에 분리 및 투과 성능을 저하시키는 fouling 문제를 해결해야 한다. 이를 위해서는 높은 선택도를 갖는 물질을 매우 얇게 코팅하여 복합막을 개발하거나 분리막 표면을 다양한 방법 및 특성으로 개질하는 방법으로 투과도를 높이고 fouling을 감소시켜 줄 수 있다.

○ 지금까지 분리막공정은 주로 해수-담수화, 식수나 폐수와 같은 수처리나 기체 분리 등의 특정 분야에만 사용되어 왔다. 생체 적합성을 높이거나 온도 및 환경 안정성을 향상시키면 의학용, 정밀화학, 연료전지 등 다양한 분야에서 응용이 확대될 수 있을 것으로 판단된다. 한편 촉매를 도입하거나, 합성에서 반응 후 바로 분리를 유도하는 하이브리드공정 응용 등 새로운 분야에 사용될 수 있을 것이다. 이를 위해서는 기능성 분리 소재의 설계 및 합성, 그리고 그 소재를 이용한 구조 조절을 통해 새로운 기능을 가진 고분자 분리막 개발, 이를 이용해 고부가가치의 소재를 분리, 정제를 할 수 있을 것으로 기대한다.

저자: Ulbricht, M
자료유형: 학술정보