나노기술 개발동향
반응/분리 복합기능 나노멤브레인 제조기술
배 국 진 † ⋅강 상 규⋅이 호 신⋅제갈종건*
한국과학기술정보연구원, *한국화학연구원
Technology of Reaction/separation Multi-functional Nano-membrane Preparation
Kuk-Jin Bae † , Sang-Kyu Kang, Ho-Shin Lee, and Jong-Geon Jegal*
Korea Institute of Science and Technology Information (KISTI)
*Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT)
Abstract: 분리막의 역사는 1세기에 가까우나 상용 제품이 사용되기 시작한 것은 1960년대 비대칭 다공성막이 제조되 면서부터로 그리 오래되지 않았다. 이후 분리막의 제조 기술이 발전하면서 분리막의 기능이 보다 복잡해지기 시작했고, 동시에 분리막의 활용 범위도 넓어지게 되었다. 이중 특히, 최근 연구개발 열기가 뜨거운 반응/분리 복합기능 나노멤브 레인은 분리와 반응을 동시에 할 수 있을 뿐만 아니라, 나노 크기의 기공을 통한 미세 분리가 가능하다. 따라서 향후 다양한 분야에서 경제적 그리고 환경적 효과를 기대할 수 있는 기술로 평가되고 있는데, 특히 정밀화학, 환경 분야 등 에서 매우 중요한 역학을 수행할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 본 고에서는 이러한 반응/분리 복합기능 나노멤브레인 기술에 대해 간략히 소개하고 기술문헌정보와 특허정보에 대한 계량분석 내용을 중심으로 하여 국내외 연구개발 수준 비교 등을 포함한 국내외 연구개발 현황을 고찰하였다.
Keywords: membrane, reaction, separation, catalyst, reactor, enzyme
1. 서 론
1)
분리막이라 함은 혼합물로부터 필요한 특정 화합물만을 선택적으로 분리해 낼 수 있는 특 성을 지닌 얇은 막의 형태를 지닌 것으로서 막의 특성이나 활용도 등에 따라 다양하게 나 누어지고 있다. 분리막의 분리성능은 투과도와 선택도로 결정되며, 높은 투과도와 선택도를 동시에 지닌 분리막이 우수한 분리막으로 결 정되어진다.
지금까지 1세기가 넘는 분리막의 역사 속에 서 분리막이 본격적으로 시장에 나오게 된 것 은 그다지 오래되지 않아, 1960년 롭과 스리라 얀에 의해서 비대칭 다공성막이 제조되면서부 터이다.
분리막의 제조 기술이 발전하면서 분리막의
†주저자(E-mail: [email protected])
기능이 보다 복잡해지기 시작했고, 동시에 분 리막의 활용 범위도 넓어지게 되었다. 오늘날 분리막 기술은 날로 발전하여, 환경산업과 정 밀화학산업 등에서 매우 중요한 역할을 할 수 있는 기술로 평가되고 있다.
특히, 반응/분리 복합기능 나노멤브레인이란 화학 반응과 물질 분리를 동시에 할 수 있는 나노 크기의 기공을 지닌 분리막을 말한다. 이 러한 분리막은 정의에서 언급한 것과 같이 분 리와 반응을 동시에 할 수 있을 뿐만 아니라, 나노 크기의 기공을 통한 미세 분리가 가능하 여 향후 다양한 분야에서 그 파급 효과가 매 우 클 것으로 기대되고 있다.
본고에서는 이러한 반응/분리 복합기능 나
노멤브레인 제조 기술에 대해 기술의 개요, 국
내외 기술수준 비교 등에 대한 내용을 고찰하
고, 아울러 관련 국내외 기술문헌정보와 특허
정보를 대상으로 계량적 분석을 병행하여 수
Figure 1. 반응/분리 복합기능 나노 멤브레인 도 식도.
행 함으로써 반응/분리 복합기능 나노멤브레 인 제조 기술에 대한 연구개발 현황을 다각적 으로 살펴보고자 한다.
2. 반응/분리 복합기능 나노멤브레인의 기술 개요
2.1. 기술의 정의
반응/분리 복합기능 나노멤브레인 제조 기 술이란 화학 반응과 물질 분리를 동시에 할 수 있는 나노 크기의 기공을 지닌 분리막의 제조 기술을 말한다. 반응/분리 복합기능 나노 멤브레인은 일반적으로 Figure 1에 나타낸 바 와 같이 분리막의 표면이나 기공 내에 촉매층 이 있고, 나노 크기의 표면 기공을 지니고 있 는 중공사형 혹은 평막형 분리막을 말한다. 촉 매층은 화학 반응을 일으키는 역할을 하게 되 고 나노 크기의 기공은 물질 분리를 가능하게 한다. 이러한 반응/분리 복합기능 나노 멤브레 인은 나노 크기의 기공을 지닌 나노 분리막의 표면이나 기공 내부 벽에 촉매를 부착시킴으 로써 제작되어진다.
2.2. 반응/분리 복합기능 나노멤브레인의 분류 반응/분리 복합기능 나노멤브레인은 분리막 의 형태별, 성상별, 촉매의 종류별, 용도별로 다양하게 나눌 수 있다. 분리막의 형태별로 보
(A) (B)
Figure 2. 중공사형 비대칭 다공성 세라믹 분리막 도식도 (A)와 SEM 사진 (B).
면 평막형과 중공사형으로 나눌 수 있으며, 단 위부피당 표면적이 넓은 중공사형 분리막이 일반적으로 널리 사용되고 있다.
또한, 나노 크기의 표면 기공을 지닌 나노 멤브레인 제조는 분리막 재료에 따라 그 제조 방법이 다른데, 유기 고분자를 사용하는 경우 와 무기 화합물을 사용하는 경우로 크게 나누 어 생각할 수 있다. Figure 2는 예로 이중 무 기화합물을 사용한 형태인 중공사형 세라믹 분리막의 구성을 나타낸 그림이다. 모두 각각 의 특성에 따라 달리 사용된다. 유기고분자 분 리막은 제조가 쉽고, 저렴하여 많이 사용되나, 내열 온도가 낮으므로 고온을 필요로 하는 곳 에는 사용이 불가하다. 반대로 무기 분리막은 내열온도가 높고 기계적 강도가 우수하나 제 조가 어렵고, 제조단가가 비싸 경제성이 낮다.
촉매 종류별 분류에서는 크게 생촉매 분리 막과 화학촉매 분리막으로 구분할 수 있다. 이 보다 좀더 자세하게는 사용되는 각각의 촉매 로 구분할 수 있을 것이다. 이는 용도별 분류 와도 매우 밀접하며, 이유는 용도에 따라 사용 되는 촉매가 달라지기 때문이다.
2.3. 반응/분리 복합기능 나노 멤브레인을 이용한 분리막 반응기
2.3.1. 생촉매 이용 분리막 반응기
생촉매를 분리막 내부에 발달한 기공 내에
고정하기 위해서는 일정한 크기의 기공을 지
닌 분리막이 필요하다. 일반적으로 생촉매의
크기는 10~80 KD 정도이므로 사용되는 분리
막의 분획 분자량은 이보다 조금 작은 정도인
Figure 3. 분리막 반응기의 일반적인 구성.
1~70 KD 정도이다. 여기서 언급된 분리막의 분획분자량이란 10% 이하의 양만이 분리막 기공을 통과할 수 있는 분자의 크기를 의미한 다. 다시 말해서 어떤 분리막의 분획분자량이 10 KD이라면 그 분리막은 10 KD 크기의 분 자를 10% 이하의 양만큼을 기공을 통하여 통 과시킨다. 따라서 일반적으로 생촉매를 이용한 반응/분리 복합기능 나노멤브레인 제조에 사 용되는 분리막은 한외여과막 정도이다.
생촉매를 고정한 분리막 반응기에는 여러 가지 구성이 가능한데, 일반적으로 사용되는 구성도는 Figure 3과 같다. 분리막 반응기의 사용에 있어 가장 중요한 점 중 하나가 분리 막 표면에서 발생되는 농도분극 현상(Concen- tration polarization effect)이며, 이는 반응기 내 용액 유체역학이나 적당한 반응기 구조 개 발을 통하여 해결되어야만 한다. 유체역학에 대한 조사는 반응대상 물질이 분리막에 고정 된 생촉매와 골고루 만날 수 있게 하기 위해 서 특히 중요하다.
2.3.2. 화학촉매 이용 분리막 반응기
화학촉매를 이용한 반응/분리 복합기능 나 노멤브레인에서는 분리 기능을 이용한 응용은 대체로 만족할 만하나, 촉매 반응을 이용한 응 용은 아직 시기상조인 듯하다. 무기막 특히 제 올라이트를 이용한 분리막의 경우 반응조에서 물을 선택적으로 빼내어 반응성을 증가시킨 예들은 더러 있으나 이들을 촉매활성을 이용 한 반응에 적용한 경우는 별로 없는 형편이다.
순수 알콜 및 유기 용매 제조를 위한 투과증 발 분야에서는 제올라이트 분리막을 이용하여 상업화된 공정이 있다.
기본적으로 화학촉매를 이용한 반응/분리 복합기능 나노멤브레인을 이용한 분리막 반응 기에는 Figure 4와 같이 분리막의 기능과 위치 에 따라서 나눠질 수 있는데, 촉매 분리막 반응 기(CMR), 펙드베드 분리막 반응기(PBMR), 촉 매 비분리투과특성 분리막 반응기(CNMR), 비분리투과특성 분리막 반응기(NMR), 입자 촉매 분리막 반응기(PLMR) 등 5종류의 분리 막 반응기가 있다.
3. 정보분석
기술문헌 및 특허 정보 분석을 통해 반응/
분리 복합기능 나노멤브레인 제조기술에 관한 현재의 기술개발 현황 및 개발추이를 다각적 으로 비교⋅분석하였다.
기술문헌 및 특허 정보분석을 위한 대상 DB로는 세계적인 데이터뱅크인 STN에서 제 공하는 CA (Chemical Abstracts)를 사용하였 다. CA는 화학, 생화학, 화학공학 및 관련 기 술을 커버할 수 있는 화학/화공 분야의 가장 대표적인 DB로서 미국화학회가 제작하고 있 으며, 현재 세계 각국의 9,500여 종에 달하는 저널을 수록하고 있다.
“반응/분리 복합기능 나노 멤브레인”과 관
련된 주요 키워드로는 분리막(membrane), 반
Figure 4. 분리막의 기능과 위치에 따른 분리막 반응기의 분류.
응(reaction), 분리(separation), 제조(prepara- tion), 분리막 반응기(membrane reactor), 촉 매(catalyst), 생촉매(bio-catalyst), 효소(en-
Table 1. 검색 키워드 및 조건
구분 사용 키워드 비 고
1
[(Reactive Membrane?) or ((?React? or ?Cataly? or
?Enzym?) (L) (?Membrn? or ?Filter? or ?Filtrat? or or Separat?))] and Membrane/TI,KW
반응성 분리(막) 관련 정보 중 Membrane이 제목 및 키워드 필드에
포함된 경우 제한 2 Fuel cell or Eletrochem? or Plant Biochemistry or
Physical organic? or pharmacology 등
1번 결과로부터 반응성 분리(막)과 무관한 정보의 제거
3 2번 결과 논문의 경우 1995년 이후, 특허의 경우 1992년으로 제한
“나노” 관련 키워드를 포함한 정보를 별도로 검색
zyme), 합성(synthesis), 정밀화학(fine chem- icals)과 같은 것을 들 수 있다. 여기에서는
“반응/분리 복합기능 나노멤브레인”에 관련된 정보를 추출하기 위해 기본적으로 상기와 같 은 키워드들을 사용하여 검색하였지만, 검색 중간 결과를 통해 검색 결과 중의 노이즈를 제거하기 위하여 상기의 키워드들의 적절한 변형은 물론 추가 키워드를 사용하였다. 사용 된 검색 키워드 및 조건은 Table 1과 같다.
이 검색에서 멤브레인의 제조와 관련된 키 워드를 사용할 경우 너무 제한적인 검색 결과 를 도출하여 “반응/분리 복합기능 나노멤브레 인”에 대한 개괄적인 동향을 파악하기 위하여
“제조”와 관련된 키워드는 사용하지 않았다.
또한, “나노”와 관련된 키워드를 사용할 경우 에도 상기와 비슷한 결과를 초래할 것으로 예 상되어 “나노” 키워드로 제한하지 않은 검색 결과를 사용하였으며, “나노” 키워드를 포함한 검색결과에 대해서는 부가적으로 그 동향을 따로 분석하였다. 또한, 분석량을 고려하여 논 문의 경우는 1995년 이후, 특허의 경우는 1992 년 이후의 정보로 제한을 두었다. 이러한 검색 조건을 통해 논문 1,849건(나노관련 키워드 포 함 결과 : 564건), 특허 886건(나노관련 키워 드 포함 결과 : 293건)이 조사되었다.
3.1. 논문 정보 분석
과거 10여 년간의 연도별 논문건수의 추이
를 살펴보면 1995년부터 1998년까지는 평균
125여 편이 발표되었으나 1999년부터 증가하
Figure 5. 년도별 논문 추이(1995～2004년).
Figure 6. 년도별 논문 추이(전체 vs 나노키워드 포함).
기 시작하여 2003년과 2005년에 200여 편으로 증가하였다. 2004년을 제외하면 대체적으로 꾸 준히 증가하는 추세를 보이고 있으며, 이것은 누적 건수 분포를 통해서도 알 수 있다. 증가 율 측면에서는 1999년～2000년 사이에서 가장 큰 증가율을 보이고 있다. Figure 5는 과거 10 년간의 논문추세를 나타낸 그림이다.
Figure 6은 반응성 분리막 전체 논문 추이 와 나노 관련 키워드를 포함한 논문과의 추이 를 비교해서 나타낸 그림이다. 전체적인 추이 는 전체 논문 추이와 유사한 경향을 보이고 있다. 하지만, 나노 관련 키워드를 포함한 논 문은 초기에는 전체의 20% 정도의 비율을 차 지했으나, 시간이 지날수록 그 비율이 증가하 는 추세이다. 최근 3년간(2004～2006)의 비율
Figure 7. 논문의 국가별 분포.
Figure 8. 논문의 국가별 분포(나노 키워드 포함).
은 초기의 2배 이상인 평균 45%정도를 차지 하고 있다.
검색 결과를 사용해 국가별 논문 분포를 살 펴보면, 중국이 전체의 17.4%로 1위를 차지하 고 있으며 미국(14.6%), 일본(12.2%), 이태리 (7.8%), 독일(7.7%), 네덜란드(4.2%)의 순으 로 그 뒤를 잇고 있다. 1위부터 3위까지의 국 가가 차지하는 비율이 큰 차이를 보이고 있지 않으며, 건수면에서 살펴보면 1위부터 5위까지 의 국가인 중국, 미국, 일본, 이태리, 독일이 이 분야에서의 연구를 주도하고 있는 것으로 보이며, 그 이하의 국가들인 주로 유럽 국가들 에서 이 분야에 대한 연구가 비교적 활발하게 이루어지고 있는 것으로 보인다. 한국의 경우 총 53편의 논문을 발표해 국가별로 보면 10위 에 랭크되어 있는 것으로 분석되었는데, 상위 6～9위 국가에 비해서 근소한 격차를 보이고 있는 것으로 나타났다. 한국의 경우 선두 국가 들과는 다소의 차이는 있지만, 이들을 추격하는 그룹을 형성하는 국가 중의 하나로 판단된다.
Figure 8은 나노 키워드를 포함한 논문의
국가별 분포를 나타낸 것이다. Figure 7과 비
교해 보면 비율 분포나 순위가 거의 비슷하지
Figure 9. 주요국가의 년도별 논문 추이(1995～
2006년).
만, 독일이 일본과 이태리를 제치고 3위를 차 지하고 있는 것이 주목된다. 이로 미루어 나노 멤브레인 분야에서 상대적인 강점을 가지고 있는 것으로 판단된다.
상기와 같은 국가별 연구 상황은 Figure 9 에 나타낸 주요국가의 연도별 논문추이 그림 을 보면 보다 상세하게 알 수 있다. 2000년 이 후 거의 모든 국가에서 논문의 증가 추세가 다소 늘어나는 것을 알 수 있다.
저자 소속기관 분석을 통해 상위에 랭크된 기관들을 살펴보면, 중국의 ‘Chinese Academy of Sciences’가 44편으로 가장 많은 논문을 발 표하였으며, 그 다음으로 ‘Univ. of Calabria’
(이태리), ‘Tianjin Univ.’(중국), ‘Univ. of Zaragoza’(스페인), CNRS(프랑스)의 순으로 나타났다. 10편을 초과해서 논문을 발표한 소 속기관(총 30개 기관)들을 순위별로 살펴보면 Table 2와 같다.
Table 2를 보면 중국의 경우 총 44편을 발 표해 1위를 차지한 ‘중국과학원(Chinese Ac- ademy of Science)’ 이외에도 7개의 기관이 포함되어 있으며, 다음으로 일본이 4개 기관, 영국이 3개 기관이 포함되어 있는 것으로 분 석되었다. 상위 30개 기관 중 아시아 국가의 기관이 14개 기관(46.7%), 유럽의 기관들이 12개 기관(40%), 기타 4개 기관(13.3%)로 나
타났다. 중국의 경우 총 논문수에서도 가장 많 지만, 논문 다발표 기관 측면에서 살펴보아도 여러 기관에서 이 분야에 대한 연구가 활발하 게 이루어지고 있음을 알 수 있다. 이에 비해 미국의 경우는 국가별 순위는 2위이지만, 2개 기관(Univ. of Cincineti, Univ. of Norte Dame) 만이 상위 30개 기관 중 중하위에 포함되어 있 는 것으로 나타나 주도적으로 이 분야의 연구 를 수행하는 기관이 없는 것으로 보인다.
한국의 경우 서울대가 18편의 논문을 발표 해 유일하게 13위로 30위 내에 랭크되어 있다.
하지만, 화학연구원(8), 광주과기원(3), 충북 대, 한양대, 고려대, 순천대가 각 2편을 발표하 였으며, 그 외 KAIST 외 15개 기관이 각 1편 씩을 발표한 것으로 나타나 많은 기관에서 이 분야에 관심을 가지고 연구를 진행하고 있는 것으로 보인다.
Table 3은 검색 대상기간을 4개년으로 잘라 3개의 구간으로 나눠 논문의 키워드 중 상위 20개만을 나타낸 표이다. 3개 구간을 비교해 보면 주요 키워드에서 큰 차이는 없는 것으로 보인다. 순위에서 다소의 차이는 있지만 ‘Mem- brane, Nonbiological', ‘Reactor', ‘Wastwater treatment', ‘Catalyst' 등이 주요 키워드임을 알 수 있다. 검색 시 사용한 키워드를 제외하면
‘Wastwater treatment', ‘Permeation, Permea- blity', ‘Dehydration', ‘Oxidation' 등이 주요 키 워드인 것으로 나타났다.
Table 4는 검색 결과를 CA (Chemical Ab- stracts)에서 제공하는 주제분류 기준으로 주 요 주제분류를 나타낸 표이다. ‘Industrial Or- ganic Chemicals, Leather, Fats, and Waxes’,
‘Fossil Fuels, Derivatives, and Related Pro- ducts’, ‘Catalysis, Reaction Kinetics, and Inor- ganic Reaction Mechanisms’ 등이 가장 많은 부분을 차지하고 있는 것으로 나타났다.
또한 Table 5는 주요 저자들을 나타낸 표로서
‘YANG, WEISHEN’, ‘MENENDEZ, M.’, ‘SA-
NTAMARIA, J.’, ‘DRIOLI, E.’ 및 ‘XIONG,
GUOXING’가 20편 이상의 논문을 발표한 이
Table 2. 소속기관별 논문발표 랭킹
랭킹 기 관 논문수
1 CHINESE ACADEMY OF SCIENCES (CHINA) 44
2 UNIVERSITY OF CALABRIA (ITALY) 39
3 TIANJIN UNIVERSITY (CHINA) 30
3 UNIVERSITY OF ZARAGOZA (SPAIN) 30
5 C.N.R.S (FR) 29
6 NANJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY (CHINA) 24
6 UNIVERSITY OF TWENTE (NETH.) 24
8 ZHEJIANG UNIVERSITY (CHINA) 19
8 EAST CHINA UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY (CHINA) 19
8 KYUSHU UNIVERSITY (JAPAN) 19
8 GKSS FORSCHUNGSZENTRUM GMBH (GERMANY) 19
12 UNIVERSITY OF SALFORD (UK) 18
13 NATIONAL INSTITUTE OF ADVANCED INDUSTRIAL SCIENCE AND
TECHNOLOGY (AIST)(JAPAN) 17
13 SEOUL NATIONAL UNIVERSITY (KOREA) 17
15 DELFT UNIVERSITY OF TECHNOLOGY (NETH.) 16
16 UNIVERSITY OF CINCINNATI (USA) 15
16 UNIVERSITY OF MILAN (ITALY) 15
18 HIROSHIMA UNIVERSITY (JAPAN) 14
18 UNIVERSITY OF NOTRE DAME (USA) 14
18 DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY (CHINA) 14
21 MAX PLANCK INSTITUTE FOR DYNAMICS OF COMPLEX TECHNICAL
SYSTEMS (GERMANY) 13
21 KYOTO UNIVERSITY (JAPAN) 13
23 RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES (RUSSIA) 12
23 LAVAL UNIVERSITY (CAN.) 12
23 SOUTH CHINA UNIVERSITY OF TECHNOLOGY (CHINA) 12 23 NATIONAL UNIVERSITY OF SINGAPORE (SINGAPORE) 12
27 IMPERIAL COLLEGE OF SCIENCE (UK) 11
27 UNIVERSITY OF MESSINA (ITALY) 11
27 FUDAN UNIVERSITY (CHINA) 11
27 UNIVERSITY OF STELLENBOSCH (S. AFR.) 11
분야 저자인 것으로 분석되었다. 이 외 ‘DRIOLI, ENRICO’, ‘HUGHES, R.,’ ‘XU, NANPING’ 등 이 주요 저자인 것으로 나타났다.
3.2. 특허 정보 분석
특허의 경우 상기 언급한 검색조건을 통해 886건이 조사되었는데, 포함된 패밀리 특허를 고려하면 총 1,339건으로 늘어난다. Figure 10 은 특허의 연도별 추이를 Figure 11은 논문과 특허의 추이를 비교해서 나타낸 그림이다.
특허의 경우 1994년부터 2003년까지 10년간
꾸준히 증가한 후 2004년도부터 그 건수가 급
격히 줄어드는 경향을 보이고 있는데, 특히,
1995년과 1997년에 특허가 예년에 비해 크게
증가한 것으로 나타났다. 논문과 특허의 추이
를 비교해서 나타낸 Figure 11을 보면 특허와
논문이 같은 기간에 비슷한 추세를 보이고 있
지만, 2003년 이후의 감소 추세는 특허가 논문
보다 급격한 것을 알 수 있다. 이를 통해 이전
의 연구결과들은 거의 특허로 출원된 것으로
보이며, 새로운 돌파 기술이 나오지 않으면 특
허의 감소 추세는 계속될 것으로 추측된다.
Table 3. 주요 키워드(논문)
랭킹 1995∼1998 1999∼2002 2003∼현재
1 130 REACTORS 247 MEMBRANES,
NONBIOLOGICAL 288 MEMBRANES, NONBIOLOGICAL 2 124 MEMBRANES,
NONBIOLOGICAL 185 REACTORS 182 REACTORS
3 100 MEMBRANES 56 WASTEWATER
TREATMENT 65 WASTEWATER
TREATMENT 4 33 WASTEWATER
TREATMENT 97 CATALYSTS 116 CATALYSTS
5 49 CATALYSTS 63 DEHYDROGENATION
CATALYSTS 42 WATER PURIFICATION 6 37 DEHYDROGENATION
CATALYSTS 61 PERMEATION 71 OXIDATION CATALYSTS 7 41 OXIDATION CATALYSTS 27 WATER PURIFICATION 59 PERMEABILITY 8 34 DEHYDROGENATION 54 OXIDATION CATALYSTS 50 CATALYSIS 9 35 CATALYSTS AND
CATALYSIS 50 DEHYDROGENATION 48 OXIDATION
10 33
SIMULATION AND MODELING, PHYSICOCHEMICAL
47 PERMEABILITY 49 SIMULATION AND MODELING
11 31 PERMEABILITY AND PERMEATION 39
SIMULATION AND MODELING, PHYSICOCHEMICAL
42 POLYMER MORPHOLOGY
12 23 OXIDATION 38 CERAMIC MEMBRANES 47 CERAMIC MEMBRANES 13 23 CERAMIC MEMBRANES 38 POLYMERIZATION
CATALYSTS 42 PERMEATION 14 23 HYDROGENATION
CATALYSTS 25 FLUOROPOLYMERS, USES 36 POLYMERIZATION CATALYSTS 15 21 POLYMERIZATION
CATALYSTS 30 OXIDATION 33 PORE SIZE
16 21 COUPLING REACTION
CATALYSTS 24 CERAMICS 29 PERVAPORATION
17 13 WATER PURIFICATION 23 POLYMERIZATION 29 POLYMERIZATION 18 19 POLYMERIZATION 24 SIMULATION AND
MODELING 28 SYNTHESIS GAS MANUFACTURING 19 15 PERVAPORATION 23 CATALYST SUPPORTS 27 POROUS MATERIALS 20 18 COUPLING REACTION 23 SYNTHESIS GAS
MANUFACTURING 27 HYDROGENATION CATALYSTS
Figure 12는 전체 특허와 나노 관련 키워드 를 포함한 특허의 연도별 추이를 나타낸 그림 이다. 나노 관련 키워드를 포함한 특허는 전체 적으로는 비슷한 추이를 보이고 있으나 그 증
가나 감소율은 상대적으로 완만한 것으로 나 타났다.
다음으로 출원 특허기구별 특허 분포를 살
펴보면 일본특허가 전체의 20.2%로 그 비율이
Table 4. 주제 분류(논문) 일변
번호 분류
코드건수 분류설명
1 45 251 Industrial Organic Chemicals, Leather, Fats, and Waxes
2 51 214 Fossil Fuels, Derivatives, and Re- lated Products
3 67 182 Catalysis, Reaction Kinetics, and Inorganic Reaction Mechanisms 4 38 156 Plastics Fabrication and Uses 5 60 148 Waste Treatment and Disposal 6 35 135 Chemistry of Synthetic High Poly-
mers
7 48 112 Unit Operations and Processes 8 61 91 Water
9 63 81 Pharmaceuticals
10 49 65 Industrial Inorganic Chemicals
Table 5. 주요 저자(논문) 랭
킹 저자 논문수 랭
킹 저자 논문수
1 YANG,
WEISHEN 26 13 LIN, Y. S. 12 2 MENENDEZ,
M. 25 14 DALMON,
JEAN-ALAIN 11 3 SANTAMARI
A, J. 24 15 MASUDA,
TOSHIO 11
4 DRIOLI, E. 22 16 MIACHON, SYLVAIN 11 5 XIONG,
GUOXING 21 17 TSURU,
TOSHINORI 11 6 DRIOLI,
ENRICO 19 18 CAPANNELLI,
G. 10
7 HUGHES,
R. 19 19 HOU, K. 10
8 XU,
NANPING 18 20 JULBE, A. 10 9 SHI, JUN 15 21 LEE, WHA
YOUNG 10
10
BELLOBONO, IGNAZIO RENATO
14 22 MIZUKAMI,
FUJIO 10
11 LIN, LIWU 14 23 SONG, IN KYU 10 12 CHEN,
HONGFANG 12 24 ZHAO,
HONGBIN 10
Figure 10. 연도별 특허 추이(1995～2004년).
Figure 11. 연도별 논문 vs 특허 추이(1995～2004년).
Figure 12. 연도별 특허 추이(전체 vs 나노키워드 포함).
가장 높으며, 그 다음으로 미국특허(15.1%),
세계특허(14.2%), 유럽특허(10.8%)의 순으로
나타났으며, 한국특허는 30건으로 1.4% 정도
를 차지하고 있는 것으로 나타났다. 논문수에
서 선두를 차지한 중국의 경우 특허에서는 선
두 일본의 30% 정도로 상대적으로 저조한 것
Figure 13. 출원 국가별 분포(1995～2006년).
Figure 14. 주요 출원국가별/년도별 추이(1995～
2006년).
Table 6. 주요 출원인
순위 출 원 인 건 수
1 TORAY INDUSTRIES INC (JAPAN) 13
2 ASAHI CHEMICAL INDUSTRY CO LTD (JAPAN) 11
3 ELTRON RESEARCH INC (USA) 10
3 NGK INSULATORS LTD (JAPAN) 10
5 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES LTD (JAPAN) 9
6 PEOP REP (CHINA) 8
7 KURITA KOGYO CO LTD (JAPAN) 7
7 KURITA WATER INDUSTRIES LTD (JAPAN) 7
9 BASF AKTIENGESELLSCHAFT (GERMANY) 6
9 EXXON RESEARCH AND ENGINEERING CO (USA) 6
9 INSTITUT FRANCAIS DU PETROLE (FRANCE) 6
12 AIR PRODUCTS AND CHEMICALS INC (USA) 5
12 BASF A G (GERMANY) 5
12 EXXONMOBIL CHEMICAL PATENTS INC (USA) 5
12 MATSUSHITA ELECTRIC INDUSTRIAL CO LTD (JAPAN) 5
12 PRAXAIR TECHNOLOGY INC (USA) 5
12 THE REGENTS OF THE UNIVERSITY OF CALIFORNIA (USA) 5
으로 나타났다.
또한, 주요 출원국가의 연도에 따른 추이를 살펴보면 전체 추이와 마찬가지로 거의 모든 국가에서 2002～2004년을 기점으로 관련 특허 가 감소하고 있는 것을 볼 수 있다.
Table 6은 5건 이상을 출원한 주요 출원인 을 나타낸 표로 일본의 Toray Industuries Inc.
가 13건을 출원해 가장 많은 특허를 출원한 것으로 분석되었다. 그 다음으로 Asahi Chem- ical Industry Co. Ltd (11건, 일본), Eltron Research Inc. (10건, 미국), NGK Insulators Ltd (10건, 일본)의 순으로 나타났다. 국가별로 보면 5건 이상을 출원한 17개 출원인 중 일본 이 7개 기관으로 가장 많았으며, 그 다음으로 미국이 6개 기관, 독일이 2개 기관 그리고 중국 과 프랑스가 각각 1개 기관으로 나타났다.
출원 특허들의 IPC 분류를 살펴보면 우선, 서
브클래스 레벨에서는 B섹션(처리조작)의 01D분
류(물리적 방법, 화학적 방법 또는 장치일반-
분리)가 19.2%를 차지하고 있으며, 그 다음으
로 역시 B섹션의 01J분류(물리적 방법, 화학
Table 7. 논문 vs 특허 주요 키워드 비교
논 문 특 허
키 워 드 건수 키 워 드 건수
1 MEMBRANES, NONBIOLOGICAL 659 1 MEMBRANES, NONBIOLOGICAL 168
2 REACTORS 497 2 CATALYSTS 63
3 CATALYSTS 262 3 REACTORS 45
4 OXIDATION CATALYSTS 166 4 WATER PURIFICATION 29
5 WASTEWATER TREATMENT 154 5 CERAMIC MEMBRANES 26
6 DEHYDROGENATION CATALYSTS 121 6 ENZYMES, BIOLOGICAL STUDIES 25
7 PERMEATION 119 6 FILTERS 25
8 PERMEABILITY 118 8 WASTEWATER TREATMENT 23
9 CERAMIC MEMBRANES 108 8 DRUG DELIVERY SYSTEMS 23 10 DEHYDROGENATION 101 8 POLYMERIZATION CATALYSTS 23
10 OXIDATION 101 8 CERAMICS 23
12 MEMBRANES 100 8 MEMBRANE FILTERS 23
13 POLYMERIZATION CATALYSTS 95 8 FLUOROPOLYMERS, USES 23
14 WATER PURIFICATION 82 14 PROTEINS 22
15 CATALYSIS 76 14 PHOTOLYSIS CATALYSTS 22
16 HYDROGENATION CATALYSTS 73 16 ZEOLITES (SYNTHETIC), USES 21 16 SIMULATION AND MODELING 73 17 OXIDATION CATALYSTS 18 18 SIMULATION AND MODELING,
PHYSICOCHEMICAL
72 71
18 18
POLYETHERS, USES OXIDATION
16 16
19 POLYMERIZATION 69 20 POLYAMIDES, USES 15
20 POLYMER MORPHOLOGY 20 SEPARATION 15
적 방법 또는 장치일반-화학적 또는 물리적 방법)가 비슷한 비율(19.0%)을 차지하고 있는 것으로 나타났다. 한 단계 낮춰서 메인 그룹 레벨에서 살펴보면 B01D0071(재료에 의해 특 징지어지는 분리공정 또는 장치를 위한 반투 막; 이를 위해 특별히 적합한 생산공정, 4.5%), B01D0053(가스 또는 증기의 분리; 기체로 부 터 휘발성 용제증기의 회수; 배연 또는 배가 스의 화학적 또는 생물학적 정화, 4.0%), B01J0035(형태 또는 물리적 성질에 특징이 있 는 촉매 일반, 4.0%), C02F0001(물, 폐수 또는 하수의 처리, 3.6%), C01B0003(수소; 수소를 함유하는 혼합 기체; 수소를 함유하는 혼합물로 부터의 그의 분리; 수소의 정제, 3.3%)의 순으 로 나타났다.
조사된 특허에 대해서도 앞의 논문 분석과
마찬가지로 키워드에 대한 분석을 수행하였으
며, Table 7은 논문의 주요 키워드와 검색된
특허에서 15회 이상의 빈도를 가진 키워드를
비교해서 나타낸 표이다. 표를 보면 특허와 논
문에서의 주요 키워드들이 순위에는 다소 차
이가 있지만, 큰 차이가 나지는 않는 것으로
분석되었다. 이는 연구개발과 상용화 사이의
격차가 커지 않음을 단적으로 보여주는 것으
로 추측해 볼 수 있다. 논문과 특허의 주요 키
워드 사이의 차이라면 특허의 경우 재료 관련
키워드가 다수 포함되어 있다는 것이다. 그리
고 Water Purification 및 Wastewater Treat-
ment와 같은 키워드가 상위에 들어있음을 볼
때 현재 복합기능 나노멤브레인의 주요 연구
Figure 15. 주요 연구 분야(Research Landscapes) 맵핑.
분야 및 적용 분야가 수처리 분야임을 유추해 볼 수 있다.
Figure 15는 STN에서 제공하는 정보분석 툴인 STN Anavist를 사용하여 키워드를 맵핑 한 그림이다. 이 그림은 주요 키워드들을 클러 스터링하여 시각화해서 보여줌으로써 주요 연 구 분야를 파악할 수 있게 해준다. 이를 통해
‘wastewater, apparatus', ‘polymer, acid', ‘hy- drogen, mixture' 등이 주요 연구 분야임을 알 수 있다.
4. 국내 연구개발 현황 및 국내외 기술수 준 비교
4.1. 국내 연구개발 동향
일반적인 분리막에 대한 국내 연구현황은 매우 활발한 편이다. 분리막 분야 중 크게 수 처리, 기체분리, VOC 회수 등이 활발하게 연 구되고 있는 분야이다. 수처리용 분리막 중에 는 역삼투막을 비롯해서, 나노분리막, 한외여 과막, 정밀여과막에 대한 연구가 주를 이루고 있으며, 기체 분리막에서는 산소 부화막, CO 2
분리막에 대한 연구가 대부분이며, VOC 회수 용 분리막은 상대적으로 적게 연구되고 있는 편이다.
연구기관별 현황을 보면, 국내 일부 대학에
서 분리막 연구가 진행되고 있으며, 대표적인 학교로는 서울대, 연세대, 고려대, 한양대, 동 국대, 충남대, 계명대, 경상대, 한남대, 경일대, 상명대, 한림대, 세종대, 충북대 등이 있으며, 회사로는 코오롱, 효성, SK, 새한 등 대기업과 청호나이스, 웅진코웨이, 퓨어엔비텍, 우리텍, 파라 등 중소기업들이 있다. 연구기관으로는 한국화학연구원이 그 중심에 있으며 한국과학 기술연구원과 한국에너지연구원 등에서 일부 연구가 이루어지고 있다.
이렇게 많은 연구 및 기업들이 지난 10년간 국가 연구비를 중심으로 한 G-7 프로젝트 등 과 같은 많은 프로젝트들을 진행하였으며, 그 기술이 상당한 단계에 이르게 되었다. 수처리 용 분리막 분야를 보면, 아직 일부 외국의 우 수한 기술에 미치지는 못하지만 여러 가지 분 리막에서 산업적 경쟁력을 나타내고 있다. 새 한의 역삼투막들은 상당히 우수한 편이며, 코 오롱의 중공사형 분리막도 경쟁력이 있다. 기 체 분리막의 경우는 아직 분리막의 수요가 국 내에 많이 증가하지 않아 생산이 미미한 상태 이긴 하나 일부 중소기업에서 생산되는 분리막 들은 시장에서 경쟁력을 지니고 있다.
하지만 이렇게 발달한 국내의 분리막 기술 에도 불구하고, 상대적으로 기술적으로 어렵지 만 향후 파급효과가 아주 큰 반응과 분리를 동시에 진행할 수 있는 반응/분리 복합기능 나노멤브레인에 대한 연구는 아직 매우 적은 형편이며, 주로 한국화학연구원에서 이루어지 고 있는 실정이다.
4.2. 기술수준 비교
여기서는 선진 국외 기술을 100으로 놓고 해당 분야의 국내 기술의 점수를 상대적으로 비교하였다.
4.2.1. 분리막 제조 기술
유기 고분자와 기존의 상전이 공정을 이용
한 비대칭 다공성 고분자 분리막, 즉 한외 여
과막과 정밀여과막 제조 기술은 선진 외국 기
술에 매우 근접한 상태에 있다. 이 분야에서의 가장 큰 기술적 차이는 분리막 기공의 크기와 기공도를 제어하는 기술에 있다. 선진 외국에 서는 매우 일정한 크기의 기공을 많이 지닌 분리막을 제조하지만, 아직 국내 기술은 이 방 면에 있어서는 다소 뒤떨어져 있다.
한편 국내의 다공성 비대칭 무기막 제조 기 술은 외국에 비하여 대체로 많이 뒤떨어진 상 태이다. 일본에서는 투과증발용 제올라이트 비 대칭 분리막을 산업화하는 단계에 이르고 있 으나, 국내기술은 아직 이에 훨씬 미치지 못한 상태이다. 한외여과막 표면을 다시 코팅하여 제조되는 역삼투막이나 기체 분리막에 있어서 는 국내 기술이 매우 우수하며, 특히 역삼투막 제조 기술은 상당히 우수하다.
4.2.2. 촉매 기술
반응/분리 복합기능 나노멤브레인 제조에 사용되는 촉매의 경우, 촉매제조 기술은 촉매 에 따라 선진국과의 기술격차가 다르다. 생촉 매의 경우는 국내에서 제조 시판되는 것이 거 의 없을 정도로 기술이 낙후하다. 일반 화학촉 매의 경우는 생촉매에 비해서는 선진국과의 격차가 많이 좁혀진 상태이다. 하지만 반응/분 리 복합기능 나노멤브레인 제조에 사용되는 화학촉매의 경우는 선진국과 기술 격차가 심 한 것으로 생각된다.
4.2.3. 촉매를 분리막에 도입하는 기술
분리막에 촉매를 도입하는 방법에 있어서는 생촉매를 이용하는 경우와 화학 촉매를 이용 하는 경우가 매우 다르다. 생촉매의 경우는 많 은 경우 생촉매를 비대칭 다공성 분리막의 기 공에 단순히 물리적으로 집어 넣어 고정하며, 이외에는 분리막의 표면에 화학반응을 이용하 여 분리막과 촉매의 특정 기능기 간에 공유결 합을 시켜 그라프팅 시키는 기술이 있다. 전자 의 경우 국내외 기술에 별반 차이가 없으나 후자의 기술은 아직 국내 기술이 다소 미흡한 상태이다.
Table 8. 국내 분리막 제조 기술 수준(선진 외국 기술을 100으로 볼 때)
분리막 종류 점수 분리막 종류 점수
역삼투막 90 무기막 50
한외여과막 80 기체분리막 70
정밀여과막 80
Table 9. 국내 촉매 기술 수준(선진 외국 기술을 100으로 볼 때)
촉매 종류 점수 촉매 종류 점수
생촉매 40 화학 촉매 60
Table 10. 촉매를 분리막에 도입하는 국내 기술 수 준(선진 외국 기술을 100으로 볼 때)
촉매 종류 촉매 종류 점수
생촉매 화학촉매 60
고정방법 점수
물리적 고정 90
화학적 고정 80
한편 화학촉매의 경우는 대부분의 촉매가 비대칭 다공성 무기 분리막의 표면에 코팅되 어 있는 상태로 도입되어 촉매층이 분리 역할 을 함께 담당해야 하므로 선진국과의 기술력 에 차이가 많다. 이 경우는 촉매 층의 두께에 서부터 촉매층에 발생할 수 있는 균열 조절 등 고려되어야 할 기술적 인자가 많아 아직 국내 기술은 선진국에 많이 미치지 못한 상태 이다.
4.2.4. 반응/분리 복합기능 나노멤브레인 제조 기술
상기한 기술들을 모두 이용하여 제조되어지
는 반응/분리 복합기능 나노멤브레인 전반적
인 제조 기술은 아직 선진국에 비하여 매우
부족한 상태이다. 특히, 다양한 응용에 적합한
반응/분리 복합기능 나노멤브레인을 구성하는
기술은 매우 부족한 상태이다.
Table 11. 반응/분리 복합기능 나노멤브레인 제조 국내 기술 수준(선진 외국 기술을 100으로 볼 때)
분리막 종류 점수 분리막 종류 점수 생촉매 분리막 50 일반 화학촉매 분리막 50
Table 12. 분리막 반응기 제조 국내 기술 수준(선 진 외국 기술을 100으로 볼 때)
분리막 반응기 종류 점수 분리막 반응기 종류 점수 생촉매 분리막
반응기 50 일반 화학촉매
분리막 반응기 40
4.2.5. 분리막 반응기 제조 기술
반응/분리 복합기능 나노멤브레인을 응용하 는데 반드시 필요한 분리막 반응기 제조 기술 부문에서의 국내 기술은 선진국에 비하여 매 우 뒤떨어진 상태이다. 먼저 분리막 반응기의 종류에서 현격한 차이를 보이고 있다. 선진국 에서는 다양한 용도에 다양한 분리막 반응기 를 이용하기 위하여 매우 많은 종류의 분리막 반응기를 제조하고 연구하지만 국내에서는 겨 우 몇가지만이 연구개발되고 있는 상태이다.
4.2.6. 분리막 반응기 운전 및 응용 기술 선진국에 비해서 매우 적은 수의 분리막 반 응기가 제조되고 연구되고 있으므로 이들의 운전 및 응용 기술 또한 매우 부족한 상태이 다. 각 응용도에 맞게 제조된 분리막 반응기를 운전할 때 고려해야만 할 여러 가지 조건에 대한 고려가 부족하고 따라서 효율적인 반응 기 운전이 어려운 형편이다.
4.3. 국내외 기술특징 비교
4.3.1. 해외 기술의 특징
해외의 경우 매우 다양한 분야, 즉, 생리활 성화합물 제조, 광학이성체 화합물 분리, Co- enzyme 재활용, 비 수용성 화합물의 생전환, 인공장기, 폐수에서 유기용매 제거, 포름알데 히드 제조를 위한 메탄올 산화성 탈수소화, 부
Table 13. 분리막 반응기 운전 및 응용에서 국내 기술 수준(선진 외국 기술을 100으로 볼 때)
분리막 반응기
종류 점수 분리막 반응기
종류 점수
생촉매 분리막
반응기 50 일반 화학촉매
분리막 반응기 40
타디엔 제조를 위한 부탄의 산화성 탈수소화, 메탄올 제조를 위한 이산화탄소 수소화, 알칸 의 산화, 에탄을 부분산화하여 Syngas 제조, 메탄을 부분산화하여 Syngas 제조, 메탄올의 부분산화, 선택적 산화반응을 통하여 에탄을 에틸렌으로 전이, 일산화탄소의 선택적 산화, 벤젠을 페놀로 산화, i-부텐의 액상 Oligome- rization, 에탄올과 아세틱산의 에스테르화, 메 타시시스 반응으로 프로펜을 에틸렌과 2-부텐 으로 전이, 난분해성 폐수처리 등과 같이 정밀 화학분야, 생화학분야, 환경분야 등 화학 전 분야에 걸쳐 폭 넓게 연구가 진행되고 있다.
이들은 기존의 제조공정에서 에너지 효율을 증대하고 환경친화적인 공정을 개발하기 위하 여 이상과 같은 분야에 반응/분리 복합기능 나노멤브레인을 이용한 분리막 반응기를 사용 하고 있다. 외국 기술의 특징을 보면, 생촉매 인 Lipase를 이용한 광학이성체 분리정제 기 술을 기업화한 것과 같이 정밀화학, 특히, 의 약품 중간체 제조에 생촉매 분리막 반응기를 이용하고자 하는 노력을 하고 있다.
한편, 일반 화학촉매를 이용한 촉매 분리막
반응기의 경우는 촉매반응과 분리 기능을 동
시에 잘 살린 분리막 반응기의 경우를 찾아보
기가 상대적으로 어렵다. 이 경우에는 반응보
다는 주로 분리에 더욱 주력한 경우를 많이
볼 수 있으며, 예로서 에스테르 반응에서 촉매
분리막이 반응에는 거의 영향을 미치지 않고
반응 결과물 중 하나로 생성되는 물만을 효과
적으로 제거하여 반응의 효율을 높인 경우를
들 수 있다. 일본의 경우 이러한 응용을 목표
로 제조된 제올라이트 분리막이 투과증발용으
로 산업화되어 있다.
이외에도 환경분야에 대한 연구로 폐수처리, 특히 산업 및 환경에서 발생되는 폐수 중에서 역삼투막으로도 처리가 어려운 물 속에 녹아 있는 저분자 유기용매와 살충제 및 제초제 등 을 효과적으로 제거하기 위해서 생촉매 분리 막 반응기를 최근에 많이 활용하고 있는 것이 특징 중 하나이다. 저분자 유기용매, 살충제와 제초제들은 크기가 매우 작고 물 분자와 클러 스터 형성이 쉽지 않으므로 역삼투막으로 처 리할 때에도 물과 함께 분리막을 잘 통과하는 특징이 있어, 처리가 쉽지 않으면서 건강에 매 우 유해한 물질들이다.
이렇듯 선진국에서는 반응/분리 복합기능 나노멤브레인을 다양하게 응용하여 적용하고 있는 특징을 지니고 있다.
4.3.2. 국내 기술의 특징
국내에서는 아직 그다지 많은 연구가 진행 되지 않아서 특징을 언급하기는 시기상조인 듯하나, 지금까지의 연구를 살펴보면 크게 세 분야를 들 수 있다. 생촉매를 이용한 분리막 반응기를 통한 광학이성체 화합물 분리, 광촉 매를 나노분리막에 도입하여 제조된 내오염성 폐수처리용 나노 분리막, 그리고 연료전지에 응용하기 위해 Pt-촉매를 이용, 메탄올 리포 밍을 하여 수소를 제조한 경우를 들 수 있다.
아직 국내의 연구는 미미한 단계에 있으나, 광 촉매를 이용한 반응/분리형 나노멤브레인은 이미 기업화에 성공할 만큼 연구 집중력은 높 은 것으로 평가된다.
5. 결 론
반응/분리 복합기능의 나노멤브레인 기술은 정밀화학, 환경 등 다양한 분야에서 다양한 용 도로 사용되어 경제적 그리고 환경적 효과를 기대할 수 있는 기술로 평가되고 있다.
보다 자세하게는 우선, 생촉매를 이용한 나 노 멤브레인의 경우 현재의 문제점으로 지적
되는 부분들이 그다지 어렵지 않은 문제로서 짧은 기간 내에 해결될 수 있을 것으로 기대 되는 상황이다. 그리고 화학촉매를 이용한 나 노멤브레인의 경우 기술적 고려사항과 시장성 을 고려할 때 많은 연구가 요구되고 있으며 잠재력은 매우 크나, 가까운 시일 내에는 환경 분야를 제외하고는 큰 용도 개발이 쉽지 않을 것으로 전망된다.
하지만 총괄적으로 정밀화학산업에서는 새 로운 제조 공정 개발이 가능하여 정밀화학 제 품의 생산성과 경제성을 높일 것이고, 환경산 업에서도 기존에 처리하지 못하던 폐수를 처 리 가능하게 함으로써 발생된 폐수를 재활용하 는 무방류 시스템 개발에 큰 도움이 될 것으로 기대되며 아울러 경제적 이익도 기대된다.
이러한 반응/분리 복합기능의 나노멤브레인 에 대해서 선진국에서는 매우 다양한 분야, 즉 생리활성화합물 제조, 광학이성체 화합물 분 리, 알칸의 산화, 일산화탄소의 선택적 산화, 난분해성 폐수처리 등과 같이 정밀화학분야, 생화학분야, 환경분야 등 화학 전분야에 걸쳐 폭 넓게 연구가 진행되고 있는 상황이다. 기본 적으로 이들은 기존의 제조공정에서 에너지 효율을 증대하고 환경친화적인 공정을 개발하 기 위하여 이상과 같은 분야에 반응/분리 복 합기능의 나노멤브레인을 이용한 분리막 반응 기를 사용하고 있다.
그러나 국내의 경우 일반 분리막에서의 활
발한 연구에 비해 아직은 그다지 많은 연구가
진행되지 않은 상태로 광촉매를 활용한 내오
염성 폐수처리용 나노 분리막, Pt-촉매를 이
용한 수소 제조와 같이 몇몇 분야의 연구로
한정되어 있는 등 미미한 단계에 있다. 하지만
광촉매를 이용한 반응/분리형 나노멤브레인은
이미 기업화에 성공할 만큼 연구 집중력은 높
은 상태인 것으로 보인다. 따라서, 향후 이러
한 연구집중력과 일반 분리막 연구개발을 통
해 축적된 잠재력을 바탕으로 보다 많은 연구
노력과 투자가 이루어진다면 보다 훌륭한 연구
개발 성과를 거둘 수 있을 것으로 기대된다.
참 고 문 헌
