GIST, 그래핀 분리막의 특이적 물투과 현상 최초 규명

적층형 산화 그래핀 막에서의 물질 이동 기작 모식도(지스트 제공)/뉴스1

(광주=뉴스1) 조영석 기자 = 최근 수처리 및 기체 분리 공정에서 널리 사용되는 분리막 기반 기술은 높은 에너지 효율과 낮은 탄소배출 등 친환경 미래 기술로 주목받고 있다.

분리막은 대부분 고분자 소재로 만들어지는데 오랜 시간 사용할 경우 △소재 특성의 변화로 인한 성능 저하 △막 오염(membrane fouling)에 따른 분리막 저항 증가 △투과도와 선택도 성능의 상호절충 등 한계를 드러내어 새로운 소재의 개발이 필요하다.

광주과학기술원은 환경·에너지공학부 김인수 교수 연구팀이 국제 공동연구를 통해 그래핀을 소재로 한 적층형 산화 분리막을 개발, 물 분자가 갖는 특이적 투과 현상의 발생 원리를 규명하는데 성공했다고 15일 밝혔다.

이번 연구 성과는 적층형 산화 그래핀 막에서의 물질 분리 선택도를 큰 폭으로 향상시킬 뿐만 아니라 다른 2차원 소재를 활용한 상용화 분리막의 합성에서도 새로운 개념의 선택적 분리막을 만들 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 합성된 적층 산화 그래핀 막에서 물 분자가 초고속으로 막힘없이 투과되는 현상을 규명하는 것에 더하여 물 분자가 가지는 특이적 투과 기작도 확인했다.

김인수 교수는 "향후 그래핀을 이용한 상용화 막 합성뿐만 아니라 2차원 소재를 이용한 적층형 구조에서의 분자 이동 기작을 규명하여 고도수처리, 해수담수화 및 기체 분리막 개발에 새로운 패러다임을 제시할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

연구결과는 환경공학 분야 상위 3.1% 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)'에 지난 3일 온라인 게재됐다.