바닷물 정화하고 고부가가치 자원 쑥 뽑아낸다

바닷물 정화하고 고부가가치 자원 쑥 뽑아낸다
한국화학연구원 '균질계 이온교환막' 세계 두 번째 개발



(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국화학연구원은 김정훈·장봉준 박사 연구팀이 해수나 폐수를 정화하고 고부가가치 자원을 회수할 수 있는 균질계 양이온·음이온 교환막을 개발했다고 4일 밝혔다.
전기투석은 양이온 교환막과 음이온 교환막 수백 장이 교대로 배열된 장치를 사용한다.
물 안에 녹아있는 이온성 물질이 전기장을 통해 선택적으로 이끌려 통과해 걸러지고 농축되는 공정을 거친다.
해수 속 염화나트륨, 황산마그네슘, 염화칼슘 등을 제거해 식염 제조, 해수 담수화, 해양 심층수 등을 제조할 수 있다.
최근엔 실크 아미노산과 부틸산 등 유기산을 회수하거나, 신재생 에너지 분야 핵심소재인 희소금속자원을 얻는 데에도 활용하고 있다.


전기투석 공정에 사용되는 이온교환막에는 불균질계막과 균질계막이 있다.
불균질계 이온교환막은 불투명하고 두꺼워 이온이 선택적으로 잘 통과되지 못한다.
전기 에너지가 많이 소모되기도 해 이온농도가 낮은 불순물이 포함된 폐수나 강물 정화 등에 주로 쓴다.
균질계 이온교환막은 불균질막보다 성능이 획기적으로 개선된 소재다.
투명하고 얇아 전기 저항이 낮고, 양이온과 음이온 분리효율이 높다.
그간 일본 아스톰과 AGC엔지니어링에서 전 세계 균질막 제조 기술을 독점했다.
한국화학연구원 연구팀은 8년간의 노력 끝에 일본에 이어 세계에서 두 번째로 균질 이온교환막을 만들었다.
스타이렌 단량체에 가교제·가소제·개시제·첨가제 등을 혼합해 폴리올레핀계 지지체에 코팅했다.
이어 고온에서 고분자중합을 거쳐 전구체 필름으로 만들고서 양이온 교환막을 만들었다.
음이온 교환막은 비닐벤질클로라이드 단량체에 가교체·가소제·개시제·첨가제 등을 혼합해 제조했다.


새 이온교환막은 얇고 투명하며 기계적 강도가 높다.
전기 저항도 낮아 양이온이나 음이온 등을 잘 분리할 수 있다.
실제 전기투석 플랜트에 적용한 결과 일본 아스톰과 동급 이상의 성능을 보였다고 연구팀은 전했다.
연구원 측은 국내·외 특허 10여 건을 등록했다고 덧붙였다.
연구책임자 김정훈 박사는 "우수한 균질계 이온교환막 제조를 위해 국내·외 기업과 기술 이전과 상업화 협의를 추진하고 있다"며 "앞으로 이온교환막을 이용한 전기투석 공정 시장 진출에 박차를 가할 계획"이라고 말했다.
연구는 환경부 환경기술진흥원과 과학기술정보통신부 나노융합 2020연구사업단 지원으로 수행했다.
walden@yna.co.kr
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