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나노기술에서 동결건조 역할

전문가 제언: ○ 대부분의 물질은 안정적인 저장과 수송을 위하여 건조시의 잔여수분이 2% 또는 그 이하로 유지하여야 된다. freeze drying이라는 동결건조는 수분을 함유한 시료를 동결시킨 후 진공펌프를 사용하여 수증기압을 3중점 이하로 내려 얼음을 수증기로 만드는 승화원리로 실시한다.

○ 삼중점 이하에의 얼음 형태의 수분은 열에너지로 건조시키면 액체가 아니라 직접 수증기로 승화한다. 건조된 시료는 수분의 승화로 내부에 많은 기공을 가지게 되어 수분흡수가 용이하고 재수화(re-hydration)시에 용해가 쉽게 된다.

○ 동결건조는 가장 많이 사용되고 있는 분야가 의학과 식품산업이다. 실제로 동결건조는 일반인들이 구분이 어려우나 건조방법에 따라서 승화조건과 기화조건으로 나눈다. 동결 후 승화건조는 제품을 공융점 이하로(－15~－20℃) 유지하여야 하며 약 1주일 소요된다. 그러나 일반적인 식품의 대부분은 생상성과 비용을 고려하여 제품을 공융점 이상으로 가열하여 1~2일 내에 건조하는 방법을 사용하고 있다.

○ 동결건조는 가장 이상적인 건조방법이나 연속공정이 불가능하고, 경제적인 측면에서 타 건조에 비해 비용이 크게 소요되는 단점이 있다. 최근에 입상분말 제품에 많이 사용되는 분무건조와 동결건조의 장점을 모두 이용할 수 있는 분무동결건조에 대한 기술이 새롭게 부각되고 있다. 큰 설비비용과 액체질소를 사용하는 문제가 있으나 두 가지 건조의 장점을 모두 취할 수 있다.

○ 그간 건조에 대한 연구는 문헌에서도 지적한 것과 같이 큰 주목을 받지 못하여 연구에 참여하는 사람이 적은 편이다. 그러나 동결건조는 나노분야가 새로운 학문으로 자리를 잡게 되어 나노입자 제조에 있어서 새로운 관심의 대상이 되고 있다. 국내 경우는 일부 분야를 제외하고는 관련 문헌이 거의 없는 실정이다. 향후 나노입자와 관련한 의약, 환경, 첨단소재, 전기화학에 응용이 진전될 것으로 예측되므로 국내에서도 이 분야의 연구가 확대되기를 기대한다.

저자: Guohua Chen and Wei Wang
자료유형: 학술정보