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초임계수 중에서의 유기-무기 하이브리드 나노입자 합성

전문가 제언: ○ 요즈음 지구 규모의 환경문제가 국제사회의 초관심사이다. 지구 환경보전의 관점에서 에너지 및 유기용매 다(多) 소비형의 기존 화학 프로세스를 대체하기 위한 에너지 및 자원절약에 의한 환경부하가 적은 화학 프로세스의 개발이 필연적이다. 이를 실현하기 위한 수단의 하나로서 초임계수, 초임계 이산화탄소 등 초임계 유체가 차세대의 고도한 기능성과 제어성을 만족하는 반응용매로서 화학 프로세스에 응용하기 위한 연구가 우리나라를 비롯하여 세계 각국에서 왕성하게 추진되고 있다.

○ 본고는 초임계수를 수열합성의 반응장으로 이용하는 것에 의해 종래의 수열합성법으로는 곤란하였던 무기 나노입자의 크기, 형상 및 고차구조의 제어가 가능한 초임계 수열합성법과 장치의 개발에 관해 소개하고 있다. 특히 종래에는 어려웠던 유기물질에 의한 무기 나노입자의 표면개질이 초임계수 반응장을 활용하는 것에 의해 가능하게 한 신규의 유기-무기 하이브리드 나노입자의 합성법을 제시하고 있어 향후 다양한 분야로의 응용 확대가 기대된다.

○ 우리나라의 경우, 초임계 수열합성법은 1990년대 중반부터 KIST, KIER 등에서 연구하고 있으며, 현재 실험실적으로는 다양한 금속산화물 나노입자의 합성에 성공하고 있다. 한화석유화학(주)은 1990년대 초부터 초임계수 산화에 의한 폐수처리기술(SCWO)의 개발을 시작하여 현재에는 이 기술을 상업화하고 있다. 최근에는 SCWO 기술을 초임계 수열합성기술과 접목하여 부산물인 폐산을 반응 중에 분해, 처리하는 기술 및 세리아 나노입자의 합성기술을 개발하고 상업화를 검토하고 있다.

○ 초임계 유체의 이용기술은 고온, 고압 상태를 유지해야 하기 때문에 운전 코스트가 높다는 인식이 크지만 실제 반응 프로세스에서의 유효성을 적극적으로 활용할 필요성이 있다. 아직까지는 초임계 유체의 실용화에 여러 가지의 해결해야 할 과제가 남아 있지만 연구가 진척됨에 따라 가까운 장래에 청정 프로세스의 주요 기술로 위치할 것으로 판단된다.

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