나노기술 및 정책 정보

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● 미국 Massachusetts Institute of Technology의 Zachary Smith 교수 연구팀이 에너지 사용 및 배출을 1/10로 줄일 수 있는 가스 분리용 막을 개발

● 화학 물질을 분리하기 위해 막을 사용하는 것은 증류, 흡수와 같은 공정보다 훨씬 더 효율적인 것으로 알려졌지만, 투과성(가스가 물질을 얼마나 빨리 통과하는지)과 선택성(원하는 분자를 취득하는 능력) 간에는 항상 상충 관계가 존재

● 이에 연구팀은 일명 ‘탄화수소 사다리’ 폴리머를 기반으로 하는 새로운 막을 개발하였고, 해당 재료는 상충 관계를 극복하고 높은 투과성과 우수한 선택성을 모두 제공

● 해당 폴리머는 띠 모양의 결합으로 연결된 이중가닥에서 형성되기 때문에 ‘사다리’라고 불리게 되었으며, 이러한 연결은 폴리머에 강성과 안정성을 제공

● 사다리 폴리머는 연구팀이 개발한 화학 물질인 CANAL을 통해 합성되며, 폴리머 공정을 활용하여 강직하지만 구부러진 모양의 가닥을 형성하고, 나노미터 크기 기공을 가진 얇은 시트로 제작 가능

● 해당 시트 막은 분리 공정의 성능을 향상시킬 수 있으며, 메탄에서 이산화탄소를 분리하는데 있어 기존 셀룰로오스 기반 막보다 선택성이 5배, 투과성이 100배 이상 높으며, 메탄에서 수소가스를 분리할 때는 선택성이 3배, 투과성이 100배 이상 높음

● 해당 막 활용을 통해 농업 폐기물로 제조한 바이오 가스 연료를 정화하여 탄소가 없는 운송 연료를 제공할 수 있으며, 향후 연구팀은 산업용으로도 활용할 수 있게 후속 연구를 진행 중

※ Science 게재(2022.03.24.), “Hydrocarbon ladder polymers with ultrahigh permselectivity for membrane gas separations”