국내 연구진이 분자수준에서 물질을 조립하는 나노기술을 이용해 기존 해수담수화 분리막의 성능과 내구성을 획기적으로 개선한 신소재를 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 물질구조제어연구단 이정현 박사와 고려대학교 방준하 교수는 미국국립표준과학연구원(NIST)과의 공동연구를 통해 분자들을 나노수준에서 조립해 고성능 해수담수화 분리막을 제조할 수 있는 기술을 개발했다.

지난 40여년간 해수담수화에 사용되어온 기존의 고분자 분리막 제조방법은 막의 내부구조를 조절하기 어려워 분리막의 성능(염분제거율, 수투과도 : 물이 투과되는 정도)과 내구성을 향상시키는데 한계가 있었다. 

이로 인해 학계에서는 분리막의 구조를 정밀 제어함으로써 기존의 분리막이 가지고 있던 한계를 극복하는 연구가 필요하다는 의견이 많았다.

이에 공동연구팀은 분자간의 반응을 나노수준에서 제어해 레고 블록과 같이 분자 하나 하나를 조립함으로써 균일하면서도 밀도가 높은 막의 구조를 설계할 수 있는 기술을 개발했다.

이 기술을 이용하면 조립층 수와 분자의 종류를 조절해 막의 두께, 구조 및 성능을 자유롭게 제어할 수 있으며, 기존 해수담수화 분리막 대비 동등 이상의 염분 제거율과 함께 수투과도를 약 82% 향상시킨 분리막을 제조할 수 있다.

또 개발된 분리막은 표면이 거칠고 울퉁불퉁해 막이 쉽게 오염되었던 기존의 분리막과 달리 편평한 표면구조를 구현해 오염원이 쉽게 부착되지 않아 내오염성도 향상시킬 수 있다.

이 기술은 수자원 문제에만 국한되지 않고 연료전지, 온실가스제어 등에 사용되는 기능성 막개발에도 활용이 가능하다.

이정현 한국과학기술연구원 박사는 “기존 분리막 연구분야에 첨단 나노기술을 적용해 보다 과학적인 접근법으로 성능과 내구성을 획기적으로 향상시켰다”며 “더 많은 나노기술 연구자들이 해수담수화 분리막 분야에 참여해 우리나라 미래소재산업의 발전에 기여할 수 있길 기대한다”고 말했다.

한편 이번 연구 성과는 재료분야 세계적 권위의 과학전문지 ‘Advanced Materials’ 온라인판 7월호에 게재됐다.