KIC News, Volume 20, No. 5, 2017
KIC News, Volume 20, No. 5, 2017 73
신슈대, 세계 물 문제 해소에 기여하는 산화그래핀/그래핀 하이브리드 적층 구조 수처리막의 간편한 생성 방법 개발 및 고성능화에 성공
- 고도의 염화나트륨, 색소 제거 특성을 갖춤 -
일본 신슈대학(信州大学) COI 거점의 연구그룹은 나노카본의 형태 중 하나인 그래핀과 산화그래핀을 합 성하여 적층 나노 구조를 정교하게 제작함으로써, 고도의 수처리 기능을 지닌 나노카본 막을 개발하는데 성공했다. 최적으로 배합한 산화그래핀과 그래핀의 혼합액을 다공성 고분자 기재 위에 스프레이 하여 두께 수십 나노미터의 얇은 활성막을 형성하고 이를 통해 식염수 중의 염분이나 수중의 색소를 높은 선택성으로 제거할 수 있다. 개발된 공정은 목적에 맞게 막의 기능을 제어할 수 있어 다양한 수처리 요구에 대응할 수 있다. 현재 성능면에서는 역삼투(RO)막에 미치지 못하지만, 그래핀만으로 구성되어 과학적으로 큰 의의가 있으며, 또한 RO막으로의 새로운 가능성을 보여준다.
개발된 막은 실제 해수 처리를 가정한 크로스 플로우에 의한 5 MPa의 높은 압력 하에서 안정된 투수(透 水)가 확인되었으며, 다양한 실용적 기능(내염소성, 전단저항, 장기운전, 확장성)이 있어 뛰어난 막 기능을 부여할 수 있었다. 또한 간편한 스프레이법으로 제막하기 때문에 대면적화도 용이하고, 성능면이나 생성법 에 있어서도 기존 발표 논문을 현저히 발전시킨 막 기술이 개발되었다고 할 수 있다(특허 출원 중).
본 나노카본 분리막은 해수 담수화 처리 외에 수반 수처리 및 각종 산업 분야에서 처리막 등으로 광범위 하게 응용될 것으로 기대된다.
※ 발표논문 : Aaron Morelos-Gomez, Rodolfo Cruz-Silva, Hiroyuki Muramatsu, Josue Ortiz-Medina, Takumi Araki, Tomoyuki Fukuyo, Syogo Tejima, Kenji Takeuchi, Takuya Hayashi, Mauricio Terrones, and Morinobu Endo, “Effective NaCl and dye rejection of hybrid graphene oxide/graphene layered membranes”, Nature Nanotechnology, 28 August 2017
DOI: 10.1038/nnano.2017.160
Figure. (a) 산화 그래핀/그래핀에 의한 하이브리드 적층막의 구조 모델 (b) 식염수의 탈염 과정에서의 투수 모델.
출처 : 2017.08.29. JST(http://www.jst.go.jp/pr/announce/20170829-2/index.html) 작성 : 허 훈 (한국생산기술연구원)