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초임계 이산화탄소 에멀션을 이용한 나노 구조체 제조

전문가 제언: ○ 산업화학은 지구의 오염자라는 이미지를 주고 있다. 이제 화학적 변환을 행하는 환경 친화적인 방법이 도입되고 있다. 물과 이산화탄소처럼 무해한 물질은 위험한 휘발성 용매를 대신하고 있다. 또한 고온/고압을 필요로 하는 독성 금속을 포함하는 다양한 합성물질을 대체할 천연 촉매-효소가 개발되고 있다.

○ 헥산(Hexane, C6H14)은 극성이 낮은 용매로서 유지(油脂)의 세정(洗淨) 및 추출(抽出) 뛰어난 특성을 보유하여 전자부품 산업과 식용유 산업에서 선호되고 있으나, 낮은 인화점(-22℃)과 폭발한계농도(1.1~7.5vol.%) 때문에 화재 위험이 크고, 인체와 환경에 해로운 물질로 알려져 있다. 초임계 이산화탄소(scCO2)는, 헥산 등의 무극성 용매와 비교적 유사한 특성을 가지며 환경 조화형 대체 용매로서 기대되고 있다.

○ 물과 이산화탄소가 소위 초임계 상태로 변환될 때, 그들은 정상적으로는 할 수 없는 많은 물질들을 녹일 수 있다. 초임계 거동은 가스와 액체 사이에 여전히 구별이 있는 가장 높은 온도인, 유동체의 임계 온도 위에서 나타난다. 물에 있어서 임계 온도는 374℃, 비등점이 훨씬 더 낮은 이산화탄소에 있어서, 임계 온도는 그보다 훨씬 낮은 31℃이다. 용매에 요구되는 액체 같은 밀도를 얻기 위해, 초임계수(超臨界水)와 초임계 이산화탄소는 적정 압력으로 압축되었을 때 얻어진다.

○ Otake는 초임계 이산화탄소가 극성이 낮기 때문에 염류 등의 극성 물질 및 특정 불소화합물을 제외한 고분자량 물질의 용해성이 낮은 것이 대체 용매로서의 실용화에 방해가 되고 있는 것에 관심을 갖고, 극성이 낮은 scCO2 중에 극성이 높은 분산상을 안정하게 형성하는 것이 가능한 방법을 찾아서 유용성 물질만이 아니고 소금이나 단백질, 촉매가 있는 수용성 물질도 용해된다는 “Universal Solvent”를 찾고 있다.

○ 화학공학회 2000년 가을학술대회(장소 포항공대)에서 발표된 초임계 유체관련 논문이 26건 발표된 이래, 전국 대학에서 연간 100여 건씩의 관련 논문이 발표되고 있다. 관련 연구 종사자에게 도움이 될 것으로 사료되어 추천하는 바이다.

저자: Katsuto Otake, Atsushi Shono
자료유형: 학술정보