나노분리막 통한 해수 에너지화 기술 개발,
화학공학 분야 Key Scientific Article 선정
- 공학 분야 글로벌 연구정보 서비스 Advances In Engineering 선정
- 최희철 교수팀, Chemical Engineering Journal 논문…기존 대비 에너지 생산 110% 상승
(그림 1) 나노복합 초박형분리막의 친환경 에너지 생산 모식도
□ GIST(광주과학기술원) 지구‧환경공학부 최희철 교수팀(나노물처리공학 연구실)의 연구 성과가 최근 공학 분야 글로벌 연구정보 서비스인 ‘어드밴시스 인 엔지니어링(Advances In Engineering)’이 발표하는 ‘주목해야 할 발견(Key Scientific Article)’에 선정됐다.
∘ ‘어드밴시스 인 엔지니어링’은 대학과 연구기관의 연구자, 글로벌 기업의 전문가들에게 공학 분야(화학‧토목‧전기화학‧기계‧나노‧재료‧물리‧바이오의학)의 최신 연구 동향 정보를 요약·소개하는 웹사이트로, 전 세계 과학기술 연구 성과들을 평가해 분야별로 파급력 높은 성과를 ‘주목해야 할 발견’으로 선정‧발표하고 있다.
□ ‘화학공학(Chemical Engineering)’ 분야의 ‘주목해야 할 발견’에 선정된 최 교수팀의 연구 성과는 자체 개발한 ‘나노기반 초박형 분리막’을 이용해 해수(海水)로부터 친환경 에너지를 생산해 낸 것으로, 관련논문은 올해 1월 화학 공학 분야의 세계적인 학술지인 케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)에 게재됐었다.
그림 2) 나노복합 초박형분리막의 압력지연삼투 공정 적용시 생산 에너지 밀도. 기존 초박형분리막 대비 110% 높은 에너지 생산을 확인.
□ 연구팀은 해수와 강물이 만나는 곳에서 자연적으로 발생하는 삼투압을 에너지화 하기 위한 압력지연삼투법*에 대해 연구하면서, 세계 최초로 탄소나노튜브를 분리막의 지지체에 고정한 나노복합 초박형분리막(이하 ‘나노분리막’)을 개발했다.
*압력지연삼투법: 해수와 강물이 분리막을 사이에 두고 만나면 삼투압 차이에 의해 강물에서 해수 쪽으로 물 흐름이 생긴다. 이때 발생한 삼투압은 약 270미터 낙폭의 폭포에서 물을 떨어뜨리는 것과 같은 힘을 가지며 투과한 물로 터빈을 돌려 에너지를 생산하게 되는데, 이를 압력지연삼투 공정이라 한다.
∘ 연구팀이 개발한 나노분리막은 기존 분리막에 비해 해수(海水)에 함유된 이온을 안정적으로 분리하면서도 투과성이 2배 이상 높아 해수의 에너지 성능을 극대화할 수 있으며, 기존 초박형분리막 대비 110% 향상된 에너지 생산량을 얻을 수 있었다.
∘ 또한 개발된 나노분리막은 기존 합성 공정을 그대로 적용할 수 있으며, 생산 단가 상승률이 낮아(2% 미만) 상용화 가능성이 매우 높다.
∘ 이번 성과에 적용된 기술은 특허 출원(미국, PCT) 또는 등록(대한민국)이 완료되었으며, 정부와 산업계의 지원을 받아 상용화가 진행되고 있다.
□ 최희철 교수는 “이 성과가 향후 해수를 이용한 독립적인 대체에너지 생산 공정에 활용될 경우 다른 나라와의 대체에너지 개발 경쟁과 기후 변화로 인한 물 부족 문제 관련 연구에서 우리나라가 우위를 점할 수 있을 것”이라며 “또한 친환경 해수담수화 공정에도 활용돼 해수담수화 플랜트 해외 수출에서 경쟁력을 높일 수 있을 것”이라고 말했다.
□ 최희철 교수(교신저자)가 주도하고 손문 박사과정생(제1저자)이 수행한 이 연구는 미래창조과학부 산하 연구성과실용화진흥원과 한국연구재단이 추진하는 기술업그레이드 R&D사업 및 중견연구자지원사업 지원으로 수행되었다. <끝>
<관련기사>
http://news.heraldcorp.com/view.php?ud=20160515000068
http://edu.chosun.com/site/data/html_dir/2016/05/15/2016051501773.html
*논문명: Thin-film nanocomposite membrane with CNT positioning in support layer for energy harvesting from saline water (Volume 284, pages 68-77)
