국내 연구진, 1초 만에 기름 완전히 걷어내는 방제막 개발 An underwater superoleophobic nanofibrous cellulosic membrane for oil/water separation with high separation flux and high chemical stability

국내 연구진, 1초 만에 기름 완전히 걷어내는 방제막 개발

물 기름 혼합물 99% 정확히 분리 기술 개발

임근배 포스텍 기계공학과 교수팀

조성진 충남대 기계공학부 교수팀

   포스텍(POSTECH) 연구팀이 물과 기름의 혼합물을 99% 정확히 분리하는 기술을 개발했다. 바다에 기름이 유출돼 오염이 확산되는 것을 막고, 산업 유폐수를 안전하게 처리하는 데 활용될 것으로 기대된다.

포스텍과 충남대 공동연구팀이 개발한 NFC 멤브레인의 물기름 분리 개념 설명도(왼쪽)와 제작 과정(오른쪽 상단).

An underwater superoleophobic nanofibrous cellulosic membrane for oil/water separation with high separation flux and high chemical stability

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/nr/c7nr08199e#!divAbstract

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임근배 포스텍 기계공학과 교수팀과 조성진 충남대 기계공학부 교수팀은 공동연구를 통해 물속에서 기름이 스며들지 않는 초발유성 나노섬유 멤브레인(막)을 제작했다. 막은 셀룰로스 기반으로, 고속으로 대용량 물과 기름의 분리가 가능하다. 

지금까지는 기름이 바다에 유출되면 오일펜스를 쓰거나 분산제를 뿌려 기름 입자를 바다 밑으로 가라앉게 하는 방법을 주로 사용했다. 그러나 오일펜스는 해수의 흐름이나 바람, 파도 같은 환경에 큰 영향을 받는다. 또 분산제는 화학약품이라 환경오염을 일으킨다는 단점이 있다. 

산업용 유폐수 역시 물과 기름을 빠르고 정확하게 분리하기 어려웠다. 연구팀은 섬유질(셀룰로스)을 이용해 물기름 혼합물을 99% 이상 정확하게 분리해냈다. 섬유질은 내화학성과 친수성, 수중 초발유성 등의 성을 가져 기름에 오염되지 않는다.

연구팀은 다공성 구조를 가진 셀룰로스 나노 섬유 멤브레인을 물속에서 전기를 방사하는 방식으로 제작했다. 여기 있는 미세한 구멍은 액체를 잘 흡수하고 빠른 반응을 보여 중력만으로도 쉽게 물과 기름을 분리해냈다. 뿐만 아니라 30킬로파스칼(kPa)의 기계 압력이 주어지면 1분에 2,000리터의 물기름 혼합물을 분리할 수 있다. 

이 속도는 손바닥만한 필터로 종이컵 한 컵 분량의 혼합물을 1초 만에 정화할 수 있는 정도다. 연구팀은 이번에 개발한 나노섬유 막은 현재까지 발표된 연구 중 가장 빠른 물기름 분리 속도를 나타낸다고 밝혔다.

위 연구는 나노 분야 학술지인 나노스케일(Nanoscale)에 게재됐다.

이혜림 기자pungnibi@donga.com 동아사이언스

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