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첨단기술정보

분리 막 성능 개선을 위한 폴리머의 강도 증대 기술

전문가 제언: 막을 이용한 가스 분리는 30여 년 전부터 상업화 되었는데, 공기로부터 질소 생산이나 천연가스로부터 CO2를 분리하는데 주로 이용되고 있다. 시중에서 시판되는 막들은 적당한 강도의 사슬들이 밀집되어 작은 분자 간 공간(free volume: 자유 부피)을 생성해서 가스 선택성을 갖도록 설계된 폴리머들이다. 그러나 이러한 폴리머들은 상대적으로 낮은 가스 투과도 때문에 분리 프로세스가 느리다는 단점이 있다.

마이크로 기공 폴리머(Microporous organic polymers: MOPs)는 높은 투과도를 갖지만, 폴리머 사슬이 우수한 선택성을 갖기 위해서는 충분한 강도를 유지해야만 한다. 영국 Cardiff University의 Mariolino Carta 등은 특정 가스에 대한 높은 선택성을 갖는 동시에 강도도 높은 MOP를 개발하여 이를 2013년 1월 18일판 Science지에 발표하였다. 산소와 질소 분자의 동적 직경(가스의 가장 작은 유효 직경)의 차이는 5%에 불과하지만, Carta가 제조한 MOP 막은 작은 직경의 산소 분자를 높은 선택성으로 통과시킨다.