[신기술 소개] 신슈대, 탄소나노튜브 폴리아미드 나노 복합막에 의한 고성능, 다기능 역침투(RO) 막 개발에 성공

http://www.ksiec.or.kr

68

신슈대, 탄소나노튜브 폴리아미드 나노 복합막에 의한 고성능, 다기능 역침투(RO) 막 개발에 성공 - 혁신적인 조수 시스템을 통해 전 세계의 지속 가능성에 기여할 것으로 기대 -

일본 신슈대학은 대학이 보유한 CNT 해섬(解繊)기술을 기존의 박막 형성 기술과 융합함으로써 새로운 나노 복합막 형성 기술을 개발하고 본 기술을 이용하여 기존에는 불가능했던 높은 농도의 MWCNT가 해섬 분리된 폴리아미드 복합막에 의한 RO막 개발에 성공했다. 개발된 MWCNT-폴리아미드 복합막은 투수성 이 향상되었을 뿐만 아니라 내오염성 및 내염소성 또한 우수하였다.

개발된 MWCNT- 폴리아미드 복합막의 특징은 필러(첨가제)인 나노튜브 표면 주변에 물 투과성, 탈염성 이 양호한 특이한 미세 구조를 가진 방향족 폴리아미드 층을 형성한 점(Figure)과 그 나노 구조의 RO막 기능 에 대한 기여를 밝혔다는 점이다. 또한 연구진은 폴리아미드 층에 MWCNT를 첨가하면 처리 수중에 함유된 철분의 흡수를 억제하는 효과가 있음을 발견하고 이것이 RO막 표면에 오염 층의 형성을 방지하는 효과가 있 음을 규명했다. 또한 주목할 만한 기능은 내염소수성이 크게 개선된 점이다. 이러한 특징은 개발된 나노 복합 막이 염수로부터 염분을 제거하는 높은 탈염성능 및 높은 투수성을 가지고 있음을 나타낸다. 또한 내오염성, 내염소성을 겸비하면서 지금까지 다수보고된 CNT/폴리아미드 복합막과 비교하여 탁월한 RO막 기능이 있음 을 확인했다. 이러한 기능 발현은 해섬(解繊)기술의 응용이라는 독자적인 복합막의 제조법에 의한 것으로, CNT 주변에 형성되는 고유의 폴리아미드 나노 구조가 이 RO막의 높은 투수성과 탈염성에 기여하고 있는 것은 TEM (투과전자현미경) 사진으로 입증되었다. 개발 한 MWCNT-폴리아미드 복합막에 의한 RO막에서 는 시판 CNT를 이용하고 있기 때문에, 물 이용에서의 새로운 기술로서 실용적인 발전이 기대된다.

본 연구 성과는 9월 3일 과학 전문지 ‘Scientific Reports’에 게재되었다(※발표논문참조).

※ 발표논문 : Shigeki Inukai, Rodolfo Cruz-Silva, Josue Ortiz-Medina, Aaron Morelos-Gomez, Kenji Takeuchi, Takuya Hayashi, Akihiko Tanioka, Takumi Araki, Syogo Tejima, Toru Noguchi, Mauricio Terrones, and Morinobu Endo (2015). “High-performance multi- functional reverse osmosis membranes obtained by carbon nanotube⋅polyamide nanocomposite”, Scientific Reports, 3 September 2015.

DOI: 10.1038/srep13562

Figure. CNT(필러)와 폴리아미드(매트릭스) 나노 복합막의 구조 모델(갈색 부분이 폴리아미드이고, 파랑 - 녹색의 육각

무늬가 많이 있는 구조물이 CNT이다). CNT 주변에 형성된 고유의 폴리아미드 나노 구조가 이 역침투 막(RO막)의 높은 투수성과 탈염 가능성에 기여하여, 필러(첨가제)인 CNT에 의해 내오염성(오염 특성)도 향상될 것으로 보인다.

출처 : 2015.09.07. JST (http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150907-2/index.html)

작성 : 소 대 섭 (한국과학기술정보연구원)