싱가포르 난양기술대학(Nanyang Technological University)의 한 신생회사(startup)가 최초의 다기능성 물 여과 멤브레인(multifunction water filtration membrane)을 개발하였다. 예상되는 비용절감 및 뛰어난 성능으로 인해, 본 개발로 인해 물 산업계에서 현재 사용되는 멤브레인을 완전히 대체할 가능성이 있다.

 

난양기술대학에서 제조한 멤브레인은 기존의 멤브레인 대비 내구성이 2배 정도 길며, 파손에 대한 저항성이 크고 항박테리아 및 안티바이오파울링 (anti-biofouling) 특성을 가지고 있다. 또한 기존의 물 여과 멤브레인의 경우보다 최소한 10배 빠른 전례없이 높은 흐름속도를 가능하게 한다.

 

난양기술대학의 신생기업인 Nano Sun이 개발한 멤브레인은, 특허받은 이산화티타늄(titanium dioxide) 나노기술이 다기능성 멤브레인의 중앙 부위에 적용되어 있다. 이산화티타늄 나노입자는 박테리아를 죽이고 햇빛 혹은 자외선 하에서 폐수 속의 유기 화합물을 분해하는 것으로 증명되었다.

 

난양기술대학 사회환경공학대학원(School of Civil and Environmental Engineering)의 Darren Sun 교수가 창립한 이 회사에는, 동대학 경영대학원(Nanyang Business School)의 Wong Ann Chai 교수도 참여하였다. Nano Sun이 비록 설립된지 2년 정도 되었지만, 그 가치는 8천만달러에 달한다. 이것은 오늘날 물 산업계에서 직면한 가장 중요한 문제점들의 일부를 해결해 줄 수 있는 새로운 기술의 실현을 업계에서 인정하고 있기 때문이다.

 

전 세계 인구가 점점 도시로 집중화되고 더 많은 폐수가 발생됨에 따라, 더 비용-효과적인 기술의 필요성이 대두되고 있다. 기존의 고분자 기반의 물 여과 멤브레인은 오염(fouling) 및 높은 누수와 같은 문제에 직면해 있으며, 개발도상국은 처리용량을 넘어선 폐수를 발생시키고 있는 실정이다. 필요한 것은 오염되거나 처리되지 않은 물을 대규모로 빠르게 음용수로 전환시킬 수 있는 혁신적인 기술이다.

 

바이오파울링 및 유기 화합물은 2천억 달러 규모의 전 세계 물 산업에서 큰 문제점을 야기시키고 있으며, 기존의 고분자 기반의 물 여과 멤브레인의 여과기능을 저하시키고 있다. Nano Sun의 메므레인을 사용하면 바이오파울링이 크게 감소하며, 이는 유기 물질과 박테리아가 멤브레인과 접촉될 때 사멸되어 분해되기 때문이다.

 

분해되지 않는 어떤 유기물질도 멤브레인을 섭씨 700도로 오븐에서 가열하면 빠르게 연소시킬 수 있다. 기존의 고분자 멤브레인의 경우와는 달리 높은 열저항성을 가지고 있기 때문이다.

 

폐수처리 능력이나 탈염설비의 능력을 향상시키는 것 외에도, 식음료 업계의 다국적 기업들이 그들의 생산공정에서 본 기술의 적용에 관심을 가지고 있다고 Wong 교수는 밝혔다. 이 멤브레인의 활용가능 범위는 매우 넓으며 화학, 식품 및 생의학 산업분야 모두에 이득을 주게 될 것이라고 덧붙였다.

 

Nano Sun은 최근 거대 인도회사인 PT Pelaksana Jaya Mulia와 계약을 체결하고, 매일 10,000입방미터의 깨끗한 물을 제공하기로 하였다. Nano Sun은 광저우(Guangzhou)의 제지회사와 함께 폐수처리 공정을 최적화하기 위해 연구하고 있으며, 향후 5년간 3백만 달러의 비용절감효과를 가져올 것으로 기대되고 있다.

 

또한 Nano Sun은 더 작은 제품에 적용할 수 있도록 멤브레인을 소형화하는데 집중 투자하고 있으며, 가정용이나 재해구조 및 인도적 원조(humanitarian aid) 용도로의 활용이 기대된다고 Wong 교수는 강조하였다. 가정용 필터 이외에도, 연구팀은 저렴한 물 정화용 물병을 개발하여 개발도상국 및 재난 지역에 활용할 수 있도록 할 계획이라고 덧붙였다.

 

이 신생회사는 현재 일일 7m의 멤브레인 생산능력을 100m로 확대하기 위한 작업 중이다. 또한 공기 정화, 감염방지(붕대) 및 태양전지 산업에서의 가능성도 탐색할 계획이다. 예를 들어 Nano Sun의 새로운 나노기술은 다음 분야에서 사용될 수 있을 것이다.

1) 폐수를 처리하면서 청정연료인 수소를 생산
2) 붕대의 플라스틱을 항박테리아 물질로 대체
3) 효과적인 N95 공기정화 필터 개발
4) 고효율의 저렴한 태양전지 베이스 물질로서 기능

 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 9월 12일]

 A young startup at Nanyang Technological University (NTU) has developed a first-of-its-kind multifunction water filtration membrane. With its expected cost savings and superior performance, the new invention has the potential to render current membranes in the water industry obsolete.

 

This made-in-NTU membrane lasts twice as long when compared to conventional membranes, is highly resistant to breakage, and has anti-bacterial and anti-biofouling properties. Another groundbreaking characteristic – it allows for an unprecedented flow rate of at least ten times faster than current water filtration membranes.

 

Developed by NTU start-up Nano Sun, at the centre of this breakthrough multifunction membrane is a patented titanium dioxide nanotechnology. Titanium dioxide nanoparticles are proven to kill bacteria and to break down organic compounds in waste water with the help of sunlight or Ultra Violet (UV) rays.

 

 Invented by Associate Professor Darren Sun, from NTU's School of Civil and Environmental Engineering, the startup is cofounded by Adjunct Professor Wong Ann Chai from NTU's Nanyang Business School, formerly an investment banker from DBS Bank and Normura Singapore.

 

Despite Nano Sun being only two years old, it has an valuation of S$80 million, due to the industry's recognition of the immense potential of the new technology that can help to solve some of the most critical problems faced by the water industry.

 

"With more of the world's population moving into urban cities and generating more wastewater, there is a real need for cost-effective technology. Traditional polymer-based water filtration membranes are faced with issues such as fouling and high breakage, while the developing countries with high industrial output are generating wastewater which is increasingly harder to treat."

 

"What the world needs – and what we have developed - is a breakthrough technology which can turn large volumes of polluted or untreated water into drinking water quickly, safely and at a fraction of the cost," said Prof Sun, who has developed various systems that are used in water treatment plants all over the world, and the Shimizu Visiting Professor at Stanford University in United States.

 

 

 Biofouling and organic compounds are a huge problem for the $200 billion global water industry, as traditional polymer-based water filtration membranes tend to clog up with what they have filtered out.

 

With the new Nano Sun's membranes, biofouling is greatly reduced as organic material and bacteria are killed and destroyed when they come into contact with the membranes. Any organic material that does not decompose can also be quickly burnt by putting the membrane in an oven heated to 700 degrees Celsius, since it is able to withstand high heat unlike traditional polymer membranes.

 

 

Co-founder and Managing Director of Nano Sun, Adjunct Prof Wong, said the applications and implications for their new technology are wide-ranging. "Apart from our capabilities to improve wastewater treatment and desalination plants, multinational companies in the food and beverage industry have also expressed interest in using our technologies in their production processes," said Adjunct Prof Wong, who teaches finance at NTU.

 

"The scope for our membranes is far ranging and of benefit to companies in the chemicals, food and biomedical industries," added the. 
 
Several water agencies in the region and multinational corporations (MNCs) have already indicated interest in the NTU invention, which is now ready for sale in the market.

Nano Sun recently signed deals with PT Pelaksana Jaya Mulia, a large Indonesian company, to provide 10,000 cubic metres of clean water per day. In China, Nano Sun is working with an industrial paper mill in Guangzhou to optimise their wastewater treatment processes, which will lead to savings of S$3 million over the next five years.

Locally, Nano Sun is in discussion with local water agencies and companies, which own and operate large-scale energy-efficient integrated power and water reclamation plants to test bed its innovative technologies.

 

Technology with a heart 

Nano Sun is also investing heavily to miniaturize the membranes into more handy products, which can be used for household needs as well as humanitarian aid and disaster relief, said Adjunct Prof Wong, who is also an alumni of Massachusetts Institute of Technology (MIT) in the United States. 

"Let us not forget our hearts. Apart from household filters, we are also working to develop a low-cost water purification water bottle, for use in developing countries and for disaster relief efforts," he added. 

The startup is now working to scale up its production of membranes from 7 metres per day to 100 metres per day. It also aims to explore other product possibilities such as air filtration, disinfection (bandages) and solar cell industries. 

For example, Nano Sun's new nanotechnology has proven to be able to: 
– generate hydrogen (a clean fuel) while treating wastewater;
– replace plastics in bandages as an anti-bacterial material;
– work as an effective N95 air filter; and
– function as a base material for a low-cost solar cell with high efficiency.
 
Nano Sun is incubated by NTUitive, a wholly-own subsidiary of NTU, which supports startups by faculty and students by providing mentorship advice and access to various funding sources. 

 

[원문출처 : http://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=37320.php]