[신기술소개] 그뢰닝겐대-NHL Stenden 응용과학대(University of Groningen- NHL Stenden University of Applied Sciences): 물에서 유출된 기름을 제거하는 재활용 가능한 바이오 플라스틱 멤브레인 개발

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그뢰닝겐대-NHL Stenden 응용과학대(University of Groningen- NHL Stenden University of Applied Sciences): 물에서 유출된 기름을 제거하는 재활용 가능한

바이오 플라스틱 멤브레인 개발

물에 유출된 기름을 청소하는 것은 꽤 어려운 일이다. 기름과 물을 모두 ‘사랑’하는 초양친매성막을 통 해 해결 가능하나, 실험실 환경 밖에서 사용하기에 충분히 견고하지 않으며, 막 기공은 조류와 모래에 의한 오염의 결과로 막힐 수 있어 실용적이지는 않다.

최근 네덜란드의 그뢰닝겐(Groningen) 대-NHL Stenden 응용과학대의 공동연구팀은 바이오 기반 말산 (malic acid)을 이용, 물과 기름의 분리에 사용 가능한 초양친매성 유리질 에폭시 수지막(superamphiphilic vitrimer epoxy resin membranes: SAVER)을 개발했다. 개발한 멤브레인은 모공이 오염물에 의해 막히면, 해중합(depolymerize) 및 세척 후 새로운 멤브레인으로 압축해 재활용할 수 있다.

연구자들은 열경화성 플라스틱의 기계적 특성과 내화학성을 갖고, 해중합 및 재사용이 가능한 유리체 플 라스틱(vitrimer plastics)을 이용해 열가소성 수지처럼 작용하는 플라스틱을 제작할 수 있었다. 연구팀의 Voet 교수는 “유리체 폴리머는 가역적인 방식으로 가교되

므로, ‘동적 네트워크’를 형성하여 멤브레인을 재활용할 수 있다.”고 설명했다. 합성에 사용한 유리체는 원시와 에폭시 개질 바이오 기반 말산 사이의 염기촉매 링 개방 중합을 통 해 생산되고, 제작된 폴리머는 볼밀링에 의해 분말로 분쇄 되고 소결 과정을 통해 견고한 다공성 막(SAVER)으로 변환 된다.

Voet 교수는 “제작된 멤브레인에 물/기름 혼합체를 가했 을 때, 초양친매성막에 퍼지고, 막 표면의 물막은 기름이 모 공에서 빠져나가 물과 분리되도록 한다. ”고 설명했다. 또한, Loos 교수는 모래와 조류가 모공을 막으면 막이 해중합되 어 오염 물질의 제거 후 빌딩 블록에서 재생성 될 수 있는 점을 지적하며, “폴리머 합성과 멤브레인의 생산 및 재활용 모두를 위해 우리의 방법이 확장 가능하다. ”고 확신했다.

연구성과는 Wiley-VCH출판그룹의 Advanced Materials 온라인판에 게재되었다(Advanced Materials, 2021, 2008460, DOI: 10.1002/adma.202008460).

출처: ScienceDaily (March 9, 2021) (https://www.sciencedaily.

com/releases/2021/03/210309132539.htm) 작성: 손 희 상 (광운대학교)

Figure. 초양친매성 유리질 에폭시 수지막(super-

amphiphilic vitrimer epoxy resin membranes:

SAVER)의 폐루프 수명 개략도. 초양친매성 막

기반의 기름 유출 개선이 최근 많은 관심을 끌었

으나, 멤브레인의 견고성과 작업 환경에서의 오염

물질로 인한 막 차단을 통해 새로운 경제 및 환경

문제를 야기함. 이러한 문제를 해결하기 위해 오

일과 물을 효율적으로 분리하는 차세대 초양친매

성 유리질 에폭시 수지막(SAVER) 개발. SAVER

는 강력한 기계적 견고함을 보이면서도, 폴리머

네트워크에서 동적 에스테르 교환 반응을 기반으

로 재활용이 가능하므로 효과적인 오일/물 분리

공정에 적용가능.