외산에 의존하던 세라믹 필터 국산화…"폐수 염료 99.8%제거" 작성일 02-03 48 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">한국재료연구원 분리막 성능 획기적 개선…"기술이전 추진"</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="2CcxAdEokJ"> <p contents-hash="52a732b69d7363ef0c614077bea017abc56d6477a4d9c22880fbaad6aae50937" dmcf-pid="VhkMcJDgcd" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)<span>한국재료연구원(KIMS)는 나노재료연구본부 이홍주 선임연구원과 송인혁 책임연구원이 </span><span>세라믹 분리막 표면을 나노 단위에서 매끄럽게 제어하는 제조 공정과 낮은 압력에서도 오염물질을 정밀하게 걸러내는 분리막 소재 기술을 업그레이드했다고 3일 밝혔다.</span></p> <p contents-hash="67519b549a32a258edef595cde58f0894c0cf59b9e96def5cee7874c9be7d137" dmcf-pid="flERkiwaAe" dmcf-ptype="general">이 기술은 지난 2023년 개발, 공개된바 있다. 이번엔 에너지 소모가 크고 공정이 복잡했던 기존 수처리 분리막 한계를 개선한 것이 특징이다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="f93fafd9a2c720abc66388242ca67e7a71e677001b14a34d94e4af4e4116bf1e" dmcf-pid="4vwdDLmjkR" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="한국재료연구원이 거친 표면과 균열을 없앤 ‘초평탄·무결점’ 나노여과막 제조 기술을 개발했다. 왼쪽은 기존 분리막으로 미세한 균열과 일부 기공으로 유기물이 세는 모습이고, 오른쪽은 크랙이나 결함없이 유기물이 분리되는 단면이다.(그림=한국재료연구원)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/03/ZDNetKorea/20260203182827293uzdm.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="bRuASDyOgL" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/03/ZDNetKorea/20260203182827293uzdm.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 한국재료연구원이 거친 표면과 균열을 없앤 ‘초평탄·무결점’ 나노여과막 제조 기술을 개발했다. 왼쪽은 기존 분리막으로 미세한 균열과 일부 기공으로 유기물이 세는 모습이고, 오른쪽은 크랙이나 결함없이 유기물이 분리되는 단면이다.(그림=한국재료연구원) </figcaption> </figure> <p contents-hash="39a26b3494f66450f7ffdbc4a8051cd63910ded6337a60958daffaaf75712f98" dmcf-pid="8TrJwosAoM" dmcf-ptype="general">세라믹 분리막은 화학적·열적 안정성이 뛰어나 산업 폐수 처리, 해수 담수화, 반도체 공정용 초순수 제조 등 극한 환경 수처리에 필수 소재이다. 하지만, 기존 제조 방식은 지지체 위에 여러 분리막 층을 반복해서 코팅하고 고온에서 소결하는 복잡한 공정까지 거쳐야 하기 때문에 에너지 소모가 컸다. </p> <p contents-hash="f40b10523579c268e32b6e4647aa3325edf123f4bf0d1d17710d369a47a9d29e" dmcf-pid="6ymirgOckx" dmcf-ptype="general">또한 이 과정에서 발생하는 표면 거칠기로 인해, 상부 분리층에서 미세 균열이 생겨 성능 저하로 이어지는 문제가 빈발했다.</p> <p contents-hash="83741697056f32df6e5213e03f383e242605b3114d9da63342aa5c7c96fd3a9a" dmcf-pid="PWsnmaIkcQ" dmcf-ptype="general">더욱이 나노여과 분리막은 고압(10bar)에서만 작동, 운영 비용이 많이 들어 산업 현장 적용에 어려움이 있었다.</p> <p contents-hash="18dee3a4b15d56fffc8887ba3400718bd3afaa30d8182279f28baa0ed48e74ef" dmcf-pid="QYOLsNCEcP" dmcf-ptype="general">연구팀은 서로 다른 층의 입자를 섞어 결합력을 높이는 ‘상호 도핑(Mutual Doping)’ 기술과 모든 층을 한 번에 굽는 ‘동시 소결(Co-sintering)’ 기술로 이같은 어려움을 극복했다.</p> <p contents-hash="253ab153d44010586e55e1519954317b569225b8461e5f1082d27521a85172b8" dmcf-pid="xGIoOjhDN6" dmcf-ptype="general">기존에 1300℃에 달하던 소결 온도를 1000℃ 수준으로 낮추면서도, 입자 간 소결성을 높여 낮은 온도에서도 단단하고 견고한 세라믹 구조를 구현했다. 특히 표면 거칠기를 기존 대비 절반 이하(24.49㎚ → 11.74㎚)로 낮추는 등, 기존 다단계 공정으로는 달성하기 어려웠던 수준으로 초평탄(Rq 11.74㎚) 표면을 구현해 분리막 균열 발생을 근본적으로 억제하는 제조 공정을 완성했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="dce5334619fca2fa3d20f370fa35e08a86895dd60b95ebb6d316aabcd53e8f1c" dmcf-pid="yeVt2p4qN8" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="세라믹 분리막 특성 평가를 진행 중인 한국재료연구원 송인혁 책임연구원(왼쪽)과 이홍주 선임연구원.(사진=한국재료연구원)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/03/ZDNetKorea/20260203182828573jtuy.jpg" data-org-width="638" dmcf-mid="KIWxAdEoon" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/03/ZDNetKorea/20260203182828573jtuy.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 세라믹 분리막 특성 평가를 진행 중인 한국재료연구원 송인혁 책임연구원(왼쪽)과 이홍주 선임연구원.(사진=한국재료연구원) </figcaption> </figure> <p contents-hash="0ec96c8913cc5abeb01268085a951bdbd6da3222d3760f2e01193613ce2a6f68" dmcf-pid="WdfFVU8Bc4" dmcf-ptype="general">연구팀은 또 낮은 압력에서도 높은 분리 성능을 구현할 수 있는 ‘지르코니아(ZrO2) 기반 루즈 나노여과막’ 소재 기술을 함께 확보했다. 상호 도핑 공정으로 형성된 매끄러운 기판 위에 자체 개발한 친환경 수계 지르코니아(ZrO2) 졸(Sol)을 코팅, 미세 기공에 의한 체 거름 효과와 정전기적 반발력이 동시에 작용하는 분리막을 구현했다.</p> <p contents-hash="1cfbb30f8740eb4ace732549e5a14a4bc78846c5bc9dbbb912436eba148d6e9f" dmcf-pid="YJ43fu6bNf" dmcf-ptype="general">이 분리막은 수돗물 수준의 낮은 압력(2bar)에서도 염색 폐수 속 염료를 99.8% 이상 제거하면서, 소금 (이온) 성분은 선택적으로 통과시키는 것이 특징이다. 이 기술은 기존 상용 분리막의 한계였던 이온과 염료 분리 난제를 해결, 수처리 패러다임을 단순 오염 제거에서 ‘자원 회수’로까지 확장했다.</p> <p contents-hash="527f81dfd4e4f60d324c15ae980fed0a49a4a6aa9b9747c5b8e3fda049b8dd50" dmcf-pid="G47WuXqFoV" dmcf-ptype="general">특히 높은 수투과도를 바탕으로 처리 효율을 크게 높여, 세라믹의 뛰어난 화학적 안정성과 우수한 유량 회복 특성을 통해 분리막의 수명과 경제성을 함께 향상시켰다.</p> <p contents-hash="d890c5b127ac29717b9408779654018b1924264253e111e092450eee74b86241" dmcf-pid="H8zY7ZB3o2" dmcf-ptype="general">이홍주 선임연구원은 "소재 기술과 제조 공정 기술을 결합, 미세 기공과 공정 결함을 동시에 제어하는 차세대 수처리 통합 솔루션을 완성했다는 데 큰 의미가 있다"며 "특히 무결점에 가까운 표면 제어와 높은 에너지 효율 달성은 기존 수처리 분리막 기술의 한계를 넘어선 새로운 접근"이라고 말했다.</p> <p contents-hash="fc41c6a731113601fa208b0f585d7ec2f83369c6285bee969d7a368acbd49d77" dmcf-pid="X6qGz5b0o9" dmcf-ptype="general">이 기술은 섬유 염색 폐수 처리, 반도체 공정 초순수 제조 등 고도의 정밀 정수가 요구되는 분야에 폭넓게 활용 가능하다. 특히 고효율 구동으로, 대형 수처리 플랜트 에너지 비용과 탄소 배출을 획기적으로 줄이는 것 또한 가능할 것으로 전망됐다.</p> <p contents-hash="390cfa2ed3fadca30d790a62ac498a9f63fd42d78c49a05c0d05f8d4ddce0227" dmcf-pid="ZPBHq1KpkK" dmcf-ptype="general">이홍주 선임연구원은 “전량 수입에 의존하던 고부가가치 세라믹 분리막 국산화를 넘어 향후 글로벌 시장을 선도하는 기술로 갈 수 있을 것"이라며 " 파일럿 규모 실증을 통해 산업 현장 적용 가능성을 검증하고, 관련 기업으로 기술이전을 추진할 계획"이라고 말했다.</p> <p contents-hash="e55116999e26653d95ca84b05905c93d2028b1aac1501082a276f51c4c421230" dmcf-pid="5QbXBt9Uob" dmcf-ptype="general">연구결과는 수처리 분야 국제학술지 탈염(Desalination, JCR 상위 2%)과 막과학저널(Journal of Membrane Science, JCR 상위 5%)에 온라인으로 게재됐다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="03a83505b7606978af92ca73cb9d7b9d32c406d3200f09d5ed6d29a1dea93014" dmcf-pid="1xKZbF2ugB" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="염료는 막고 소금(이온)물은 통과시키는 ‘고선택성 지르코니아 분리막’ 구동 메커니즘을 보여주는 그림.(그림=한국재료연구원)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/03/ZDNetKorea/20260203182829813yopu.jpg" data-org-width="638" dmcf-mid="94KZbF2ugi" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/03/ZDNetKorea/20260203182829813yopu.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 염료는 막고 소금(이온)물은 통과시키는 ‘고선택성 지르코니아 분리막’ 구동 메커니즘을 보여주는 그림.(그림=한국재료연구원) </figcaption> </figure> <p contents-hash="d7c3de965be9bc895758c86c37347bbb3ec5bb37253993f32837e5897ba90ac9" dmcf-pid="tM95K3V7jq" dmcf-ptype="general">박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 '넘버원' 장혜진 "영화 속 엄마의 힙한 의상? 아들 최우식 옷 입은 것" [RE:인터뷰①] 02-03 다음 "워터마크 확인은 누가, 어떻게?"… 진위 검증 아닌 표시 유무가 핵심 02-03 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
