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바이오기술에서 막 공학

전문가 제언: ○ 물질이 그 성분에 따라 다공성 막을 통과하는 “투과능(Permeability)"이 서로 다르다는 사실에 착안하여 혼합물에서 그 구성 성분에 따라 막을 통해 분리하는 단위조작으로 막 분리 기술이 등장하였다. 그 후 이 기술은 두 용액의 접촉, 촉매를 이용한 반응의 장소로 발전되었다.

○ 바이오-기술에 특히 중요한 분리, 상 분포 또는 촉매반응까지의 몇 가지 고전적 단위조작을 막으로 더 간편하게 수행할 수 있다. 최근 대두된 막을 바탕으로 한 생체 모방(Biomimetism) 기술은 이 기술을 인공 기관 제조에도 응용될 가능성을 펼치고 있다.

○ 막 접촉은 기존의 접촉 시스템(단 분리탑 또는 충전탑 같은)에 대한 더 효율적인 대체 기술이다. 그것은 접촉 면적이 크면서 조절가능하고 유체의 속도에 독립적이며 수율이 높고 상 밀도 차에 독립적이며 설계와 크기를 조정할 수 있으며 스케일-압이 쉽기 때문이다.

– 그러나 막의 광범위한 사용을 제약하는 것은 그 비용과 오염 가능성이다. 특히 압력-구동 막 공정의 주요 한계는 막 오염에 의한 성능(특히 끈끈하고 점도가 높은 많은 액체를 취급하는 생화학 기술 분야에서)의 저하이다. 본문은 이 단점의 극복을 위해 표면-개조 처리와 미세 조작을 들고 있다.

○ 새로운 단위조작으로서 분리 막의 응용은 화학공학에서 비교적 최근의 일이다. 본문은 생체기술 분야에서 막의 응용을 검토하였으나 새로운 기술로서 막의 이용은 생체-기술에만 국한되지 않는다.

– 그 한 예는 산소부화 연소공정(통상 공기보다 산소 농도가 높은 공기에 의한 연소공정을 통하여 연소 온도를 높여 연소 효율을 높이고 배기가스의 양을 줄여 열 손실을 막는 연소공정)에서 막을 이용한 공기 분리를 들 수 있다. 공기의 성분인 산소와 질소의 막 투과능의 차이를 이용하여 약 35% 정도의 산소부화 공기(Oxygen enriched air)를 얻을 수 있다.

저자: Rios, GM; Belleville, MP; Paolucci-Jeanjean, D; AF Rios, Gilbert M.; Belleville, Marie-Pierre; Paolucci-Jeanjean, Delphine
자료유형: 학술정보