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환경재료로서 제올라이트

전문가 제언: ○ 제올라이트는 다른 산업 광물에 비해 산업에 이용된 역사는 짧지만, 최근에는 "제올라이트 과학"이나 "제올라이트 공업"이라는 용어가 등장할 정도로 이 광물의 산업적 응용과 관련된 연구 및 기술 개발은 국내외에서 활발히 이루어지고 있다.

○ 제올라이트의 구조의 특징은 기본단위인 SiO44-와 AlO45- 사면체가 정점을 공유하여 3차원적으로 결합한 골격구조 내에 외부로 열려있는 큰 바구니(籠狀: supercage)의 공공(세공)이 존재하고 있다. 이 중에 Si4+와 Al3+의 치환으로 전하보상을 위해 교환가능한 양이온과 결정수가 존재한다. 제올라이트는 흡착분리와 이온교환능력 등을 가지고 있어, 공업적으로 촉매나 흡착제로 널리 이용되고 있다.

○ 현재 미국, 일본 등의 제조업에서는 고효율, 에너지 절약을 위한 증류와 같이 열에 의한 분리공정을 더 효율적인 기술로 대체하기 위한 연구가 활발하다. 화학적 안정성 증가와 분자크기 범위의 기공이 정확한 결정성 물질인 제올라이트 분리막은 기공의 분자인식을 기반으로 탈수나 용매 분리 등 고도의 선택적 분리가 가능하다. 이 문헌에서는 환경재료로서 제올라이트의 막화, 촉매에 이용, 석회석의 제올라이트화에 대해 Miyake의 연구내용을 일부 소개한다.

○ 국내에도 상당량 매장되어 있는 천연 제올라이트는 비료 또는 토양개량제로 사용되고 있으며, 수처리 및 폐수처리 분야 등의 환경 문제와 관련된 천연 제올라이트 응용은 아직 기초적인 이온교환 연구가 진행되고 있는 실정이다.

○ 일본의 제올라이트나 점토에 대한 응용기술은 세계 어느 나라도 추종할 수 없는 기반을 가지고 있다. 일본 기술을 많이 참고하는 것이 산업 발전에 크게 기여할 것으로 보인다. 제올라이트에 대한 연구는 천연원료의 정제에 대한 것과 용도에 적합한 제품을 개발하는 분야로 구분할 수 있다. 국내에서는 우선 원료정제와 합성에 대한 분야에 중점을 두어야 된다고 본다.

저자: Michihiro Miyake
자료유형: 학술정보