충남대-POSTECH 공동연구 '대용량 물기름 분리 99% 정확도'

수중 초발유성 분리막과 셀룰로스 나노 섬유 멤브레인의 물기름 분리 개념 설명도.<사진=충남대학교 제공>
수중 초발유성 분리막과 셀룰로스 나노 섬유 멤브레인의 물기름 분리 개념 설명도.<사진=충남대학교 제공>
국내 연구팀이 1초 만에 기름만 분리하는 첨단 방제막을 개발했다.

충남대학교(총장 오덕성)는 조성진 기계공학과 교수와 POSTECH 연구팀이 공동으로 물기름 혼합물을 고속으로 정확하게 분리하는 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

바다에 막대한 기름이 쏟아져 바닷물과 섞이거나, 각종 화학물질에 기름이 혼합되면 빠르고 정확하게 기름만 걷어내야 한다.

지금까지 기름이 해상에 유출되면 기름이 퍼지는 것을 막기 위해 오일펜스를 활용하거나 분산제를 뿌려 기름 입자를 바다 밑으로 가라앉게 하는 방법을 주로 사용했다.

오일펜스의 경우 해수의 흐름·바람·파도 등 환경에 의해 많은 영향을 받고, 분산제의 경우 화학약품을 사용하므로 환경오염에 대한 문제가 있었다.

기름과 화학물질이 섞인 산업용 유폐수도 안전하게 물과 기름을 분리해서 처리해야 하는데 물기름 혼합물을 빠르고 정확하게 분리하는 것은 어려웠다.

공동 연구팀은 물과 기름이 혼합된 물기름 혼합물을 연속해서 고속으로 99% 정확하게 분리할 수 있는 기술을 개발했다. 물속에서 기름이 스며들지 않는 수중 초발유성 셀룰로스 기반의 나노섬유 멤브레인을 제작해 고속으로 대용량의 물기름을 분리하는 기술이다.

셀룰로스는 강력한 내화학성과 친수성, 수중 초발유성 등의 성질로 기름에 쉽게 오염되지 않고 중력만으로도 반복해서 물과 기름 분리를 고속으로 진행할 수 있는 장점이 있다.

연구팀은 다공성 구조를 가진 셀룰로스 나노 섬유 멤브레인을 수중 전기방사식으로 제작했다. 이 멤브레인은 구멍이 많은 다공성 구조를 가져서 액체를 더 잘 흡수하고 빠른 반응을 보여준다. 30kPa(킬로파스칼)의 추가적인 기계 압력을 걸자 1분에 2000ℓ(리터)의 물기름을 분리했다.

손바닥만 한 필터로 흔히 마시는 커피 전문점 종이컵 크기인 300mL 양의 물기름을 1초 만에 정화할 수 있는 빠르기다.

연구팀은 "현존하는 연구 중 최상위권의 속도"라며 "기술이 상용화된다면 해양 오염과 같은 촌각을 다투는 물기름 분리 처리에 유용하게 활용할 수 있을 것"이라고 말했다,

한편, 이번 연구는 나노분야 저명 학술지인 '나노스케일(Nanoscale)' 에 게재됐다.

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