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초임계수를 이용한 나노입자 제조

전문가 제언: ○ 초임계 유체를 이용하게 된 기본적인 개념은 기체가 임계점 이상으로 가압되면 용해능이 증가한다는 실험적 관찰에 그 기반을 두고 있다. 이러한 실험적 사실을 100여 년 전부터 알고 있었지만 약 10여 년 전부터 활발한 연구와 개발의 초점이 되고 있다.

○ 초임계 유체를 추출용매로 사용하면 증류(蒸溜)의 두드러진 특징인 성분들의 휘발성 차이, 그리고 액체 추출의 현저한 특징인 혼합물 성분과 초임계 유체 용매 사이의 특정 상호작용의 차이를 동시에 이용하여 다성분 혼합물을 효과적으로 분리할 수 있다.

○ 초임계 유체기술이 발전하게 된 동기는 다음과 같다. 첫째로 에너지 비용이 급격히 증가함에 따라 증류공정의 비용이 증가하게 되었다. 둘째로는 헥산과 같은 재래 용매에 대한 규제가 증가되어, 값싸며 인체에 무해하고 환경에도 해롭지 않은 이산화탄소와 같은 초임계 유체들이 재래 용매를 대체하는데 더 관심을 끌고 있다. 셋째로는 기존의 공정이 수행할 수 없는 물질의 품질 향상에 대한 요구가 증가되고 있다.

○ Ohara 등은 나노입자 응용기술 개발을 위하여 계면제어기술과 무기나노입자 합성이론을 고찰하고, 초임계장(超臨界場)을 수열합성(水熱合成) 반응장으로 이용한 무기 나노입자 합성으로 이제까지 없었던 고결정성, 단분산성(單分散性), 생산성 그리고 나노입자 물성을 가진 자성재료, 형광체재료, 2차 전지재료 등을 창제하였고, 유기분자를 표면에 결합시킨 무기 나노입자(하이브리드 나노입자)를 창제 가능하다는 것을 발견하였다고 한다.

○ 국내에서는 산업자원부 후원으로 한국화학공학회 주관, 국제 초임계 유체 기술 심포지엄이 2003년에 개최되었고, Ohara에 의하면 2004년 한국의 Hanwha사는 초임계수 수열합성법을 실용화 하였다고 한다. 이는 초임계수 산화에 의한 폐수처리 기술을 말하는 것이다.

저자: Satoshi Ohara, Mitsuo Umetsu, Takashi Naka, Tadafumi Adschiri
자료유형: 학술정보