국내 연구진, 나노기술 적용한 '맞춤형' 해수담수화 분리막 개발

[이데일리 이승현 기자] 국내 연구진이 기존의 바닷물 식용화(해수 담수화) 기술보다 성능과 내구성을 높일 수 있는 새로운 기술을 개발했다.

이정현 고려대 화공생명공학과 교수 연구팀은 분자들을 나노수준에서 교차로 적층하는 ‘분자층상조립기술’(molecular layer-by-layer)을 이용, 균일하면서도 밀도가 높은 나노미터급 박막 해수담수화 분리막을 제조했다고 26일 밝혔다. 1 나노미터(nm)는 10억분의 1m이다.

연구팀은 이 기술을 이용한 분리막으로 기존의 역삼투 분리막에 비해 염분제거 성능이 같으면서 물 투과율은 80% 이상 향상된 효과를 냈다고 강조했다.

‘분자층상조립’(molecular layer-by-layer)기술을 이용한 분리막 제조방식과 이 분리막의 주사전자현미경 단층 이미지. 미래창조과학부 제공

현재 가장 대표적인 해수담수화 기법인 역삼투 분리막 제조기술은 분리막의 물리적 및 화학적 구조를 인위적으로 제어하기 어려워 성능과 내구성을 높이는 데 한계가 있다. 역삼투는 해수가 가진 삼투압 이상의 압력을 가하면 해수 속 염분이 분리막에 의해 걸러져 담수로 전환하는 현상이다.

이정현 고려대 교수

연구팀은 마치 블록을 쌓아 구조물을 만드는 것처럼 분자들을 교차로 쌓아 조립해 여러 층의 얇은 막을 만드는 나노기술을 개발했다. 이를 통해 분리막의 구조와 성능을 원하는 대로 만들 수 있게 됐다.

연구팀은 특히 이번 연구에서 분리막의 구조와 성능과의 관계를 처음으로 규명했다는 점이 의미가 있다고 역설했다. 분리막의 두께 및 화학구조를 변화시켜 분리막 성능을 분석해 최적의 분리성능을 보이는 화학구조를 규명, 분리막의 ‘구조·물성·성능’간의 관계를 밝혀낸 것이다.

이 교수는 “이 기술은 분리막 구조를 자유자재로 변형시켜 성능과 내구성을 높일 수 있어 기존의 분리막 제조사가 보유한 기술과 차별화한다”며 “앞으로 해수담수화 및 수처리 분리막 시장에서 국내기술의 점유율을 높이는데 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

연구팀은 이 기술에 대한 적극적 투자가 이뤄지면 5년 안에 상용화가 가능하다고 내다봤다.

미래창조과학부의 지원을 받은 이번 연구는 나노분야 국제 학술지인 ‘에이씨에스 나노’의 온라인판에 지난 5일자로 실렸다.