국내 연구진, 고성능 분리막 개발…선별도·처리용량↑

성균관대 유필진 교수·김영훈 박사, 연세대 류두열 교수 성과

아주경제 김봉철 기자 = 국내 연구진이 빗물을 하수관으로 흘려보내는 맨홀의 형태와 기능을 모방한 고성능 분리막을 개발했다.

한국연구재단은 성균관대 화학공학부 유필진 교수·김영훈 박사와 연세대 화공생명공학과 류두열 교수가 이같은 연구성과를 냈다고 28일 밝혔다.

정수 필터나 연료전지 등에 사용되는 분리막은 분리 효율과 처리 용량을 동시에 높이는 게 관건이다.

하지만 기존 분리막 소재는 기공을 작게 만들어 선별도를 높이면 물질이 통과할 때 저항이 커져 처리용량이 줄어들고, 반대로 기공을 넓히면 처리용량은 커지는 대신 선별도가 떨어지는 단점이 있었다.

연구팀은 마이크로 기공을 가진 대면적의 구조물 틀에 15∼20나노미터(㎚·10억분의 1ｍ) 크기의 미세한 기공을 가진 ‘블록공중합체’(특성이 서로 다른 고분자를 결합시켜 규칙적인 형태의 나노구조를 형성하도록 설계한 고분자)를 주입해 나노맨홀 형태의 독특한 분리막 소재를 개발했다.

또 이 구조체 내에 물질이 이동하는 통로인 마이크로 채널을 만들어 선별도와 함께 처리용량도 4배 이상 향상시켰다.

유 교수는 “이번 연구에서 선보인 새로운 분리막 설계 방식은 이온의 이동제어가 중요한 리튬이차전지나 연료전지용에서 우수한 성능을 보일 것으로 기대한다”고 말했다.

연구진은 다만 이를 상용화하려면 블록공중합체 가격 절감과 대면적 구조물 제작 시간 단축이라는 과제를 해결해야 한다고 설명했다.

이 연구는 교육부와 한국연구재단이 추진하는 일반연구자지원사업의 지원 아래 수행됐으며, 연구 성과는 이날 재료 분야 국제학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼스지’(Advanced Materials) 온라인판에 실렸다.