일본 히로시마대학(Hiroshima University) 연구진은 해수의 탈염을 향상시킬 수 있는 새로운 기술을 개발했다. 이 연구결과는 일부 국가에서의 신선한 물에 대해 증가하는 수요를 충족할 수 있을 것으로 전망된다. Tsuru 교수와 연구진은 체의 역할을 하는 새로운 종류의 매우 얇은 멤브레인을 디자인했다.

부분적으로 실리콘을 활용해 만들어진 이 멤브레인은 역삼투압 기술을 이용해 해수에서 소금을 분리한 후 신선한 물을 생산하며, 담수 플랜트 설비 속의 가혹한 조건을 견딜 수 있어 기존에 있던 몇 가지 문제들을 극복할 수 있었다. 이 연구는 『Journal of Membrane Science』에 게재되었으며, ‘CREST(Core Research for Evolutional Science and Technology)’로부터 자금을 지원 받았다.

이 새로운 하이브리드 멤브레인은 유연한 폴리머 나노여과 멤브레인 위에 증착된 매우 얇고 결함이 없는 유기실리카 분리 층으로 구성되었으며, 간단한 졸-겔(sol-gel), 스핀 코팅, 저온, 열처리 프로세스에 의해 만들어졌다. 이는 2천㎎/L의 NaCl 용액에 역삼투 탈염을 적용한 최초의 예로 멤브레인 제조를 위한 최적의 열처리 온도가 조사되었다.

▲ 새로운 하이브리드 멤브레인의 절단면 SEM 이미지.

멤브레인은 역삼투 프로세스에서 우수한 안정성과 재현성을 가졌으며 기존의 처리 기술(96%)과 경쟁할 수 있는 수준의 염제거율을 갖췄다. 또한 안정적이면서 높은 수준의 투수성, 25℃∼60℃의 작동 온도에서 우수한 수열 안정성 및 160시간 이상 동안 지속되는 안정적인 역삼투 성능을 보유했다.

분리 멤브레인의 한 가지 문제점은 생물막(biofilm)이 멤브레인 표면 위에 형성되는 ‘생물부착(biofouling)’으로 멤브레인을 통과하는 물의 양을 느리게 한다. 생물막 제거 시에는 차아염소산나트륨(Sodium hypochlorite)이 일반적으로 사용되나 이러한 염소는 멤브레인에 손상을 준다. 그러나 새로운 멤브레인은 염소에 저항할 수 있고 내열성을 가졌기 때문에 80℃의 온도에서 탈염을 할 수 있다.

한편, ROBUST 멤브레인 프로젝트는 JST(Japan Science and Technology Agency)에서 자금이 지원된 유망한 연구 프로젝트 중의 하나로 프로젝트의 목적은 pH 혹은 고온과 염소를 포함하는 물 속에서 사용될 수 있는 ROBUST 역삼투·나노여과 멤브레인을 개발하는 것이다.

이 프로젝트는 다양한 종류의 수자원에서 ROBUST 멤브레인의 적용 가능성을 조사할 목적으로 진행되고 있으며, 연구결과는 『Journal of Membrane Science』에 「Reverse osmosis performance of layered-hybrid membranes consisting of an organosilica separation layer on polymer supports」라는 제목으로 게재되었다.