한국에너지기술연구원은 제주글로벌연구센터 김한기 박사가 이온 전달 원리를 규명할 수 있는 수학적 해석 모델을 개발했다고 9일 밝혔다.
세공충진형 이온교환막은 물을 싫어하는 성질 즉, 소수성 지지체가 갖는 나노 사이즈의 기공 내에 이온 전달을 할 수 있는 친수성 고분자를 채워, 선택적 이온 교환을 할 수 있도록 제작된 분리막을 말한다. 상용 이온교환막 대비 낮은 전기적 저항과 높은 선택도를 갖고 있다.
연구진은 '전도성 이동 거리(CTL)'로 이름을 붙여 개념을 기존의 수학적 해석 모델에 도입해 이온교환막 내의 이온 전달 원리를 정확하게 규명하는데 성공했다.
전도성 이동 거리란 세공충진형 이온교환막 내 친수성 나노 기공을 통한 이온의 이동 거리를 의미한다. 이를 통해 이온교환막 내 나노 기공의 비율과 전기 전도도를 계산하고 기존의 모델에 적용하면 다양한 이온교환막의 특성에 따른 이온 전달 해석 결과와 역전기투석의 성능 예측 정확도를 높일 수 있다.
또, 연구진이 개발한 수학적 해석 모델은 세공충진 방식을 포함한 다양한 이온교환막에 범용적으로 적용할 수 있어 기술 상용화에도 크게 기여할 수 있다.
논문의 주저자인 한국에너지기술연구원 김한기 선임연구원은 "이번 해석 모델링 개발을 바탕으로 상용화 수준의 역전기투석 장치의 설계 및 성능 예측이 가능해 기술 개발을 가속할 수 있을 것으로 예상된다"며, "향후 이온교환막 및 스택 등의 소재·부품 국산화 기술 개발에도 큰 기여를 할 것으로 기대된다"고 밝혔다.
이 연구 결과는 수자원 분야 세계 최고 권위지인 '워터 리서치(Water Research)'에 게재했다.
한편, 한국에너지기술연구원 제주글로벌연구센터는 세공충진형 이온교환막 국산화를 완료하고 이를 통해 역전기투석 장치 개발에도 성공한 바 있다. 연구진은 현재 '전기충전 인프라 구축용 염분차발전 원천기술 개발' 연구를 수행하는 등 해양 염분차발전 상용화를 위한 연구를 선도하고 있다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
※ 저작권자 ⓒ 파이낸셜뉴스, 무단전재-재배포 금지