[T나는 과학] "원유 끓이지 않고 걸러낸다"…KAIST, 차세대 정유 분리막 개발 작성일 06-25 42 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">보도기사</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="XYMVKpV73v"> <p contents-hash="b190cc3e50147c8bd8a31d35d5fdce309aab90c5d54a561d2ab8a140303365dd" dmcf-pid="ZGRf9Ufz3S" dmcf-ptype="general">100년 증류 공정 상식 뒤집어…에너지 31%·탄소 37% 감축<br>네이처 게재…정유·폐플라스틱 재활용까지 확장 기대</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="89c1ea3879209ba13228d75a02d4912682bb5b64836322e3373aa8d4626dae19" dmcf-pid="5He42u4q0l" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="선택층 없이 원유를 거르는 상온 분리막 (네이처)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/25/551724-22lyJQR/20260625080825235qmnv.jpg" data-org-width="300" dmcf-mid="YOpXYCXS3W" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/25/551724-22lyJQR/20260625080825235qmnv.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 선택층 없이 원유를 거르는 상온 분리막 (네이처) </figcaption> </figure> <div contents-hash="cf449159f07f664080bcd11014ff05c8effce7d8a4d1f5c0e4c846a4ac04b4c3" dmcf-pid="1Xd8V78BFh" dmcf-ptype="general"> <div> <br> </div>정유산업은 100년 넘게 원유를 고온으로 끓여 성분을 분리하는 증류 공정에 의존해 왔습니다. 때문에 막대한 에너지 소비와 탄소 배출이 불가피했습니다. </div> <p contents-hash="f49f61e2210b775e7e8811d4100dd3ab8cd1d5e928b02d35bc192a73a9931f5f" dmcf-pid="tZJ6fz6bFC" dmcf-ptype="general">국내 연구진이 이런 정유 공정의 고정관념을 깨고 상온에서 원유를 정밀하게 분리할 수 있는 새로운 분리막 기술을 개발했습니다. 값싼 고분자 막만으로 원유 속 성분을 걸러낼 수 있어 향후 정유산업의 구조를 바꿀 기술로 주목받고 있습니다.</p> <p contents-hash="fb2c38eade3b369e9ec02c860cc21e9dd4e03976a57046c4f5b755e45137a331" dmcf-pid="F5iP4qPKFI" dmcf-ptype="general">한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 고동연 교수 연구팀은 원유를 끓이지 않고 상온에서 분리할 수 있는 차세대 분리막 기술을 개발했습니다.</p> <p contents-hash="ea64a1926d838b6f58c0c76c34cee1dc5040eeb1e6755a138fa0ab1dae0c9a7b" dmcf-pid="31nQ8BQ9pO" dmcf-ptype="general">◇ "끓이는 대신 거른다"…정유산업의 오래된 과제</p> <p contents-hash="94ed1078d83abbb4555d08c0447491a09ec16e4225fd604074a600a13346d29a" dmcf-pid="0tLx6bx2Fs" dmcf-ptype="general">현재 전 세계 정유공장은 원유를 350도 이상으로 가열한 뒤 끓는점 차이를 이용해 휘발유와 등유, 나프타 등을 분리합니다.</p> <p contents-hash="111d8b63a3749e9269c27d076df3347639956b1d58469ec5bce581ec9de498f9" dmcf-pid="p3gRQ9Rfpm" dmcf-ptype="general">하지만 이 과정에서 소비되는 에너지만 연간 1,100테라와트시(TWh)에 달합니다. 대형 원자력발전소 130기가 1년 내내 생산해야 하는 규모입니다.</p> <p contents-hash="5afff78a38993d20334690399b7436f4d72f3202d7f2133e216004402fc5346e" dmcf-pid="U0aex2e4Fr" dmcf-ptype="general">정유·석유화학 산업은 국내 온실가스 배출의 주요 원인 중 하나로도 꼽힙니다.</p> <p contents-hash="b245a9756ccd81a96ca34a2c0034b8443e19d3b6bddac692b2c57e6f28130071" dmcf-pid="upNdMVd8Uw" dmcf-ptype="general">최근에는 글로벌 공급 과잉과 수익성 악화까지 겹치면서 에너지 소비를 줄일 수 있는 새로운 공정 개발 필요성이 커집니다.</p> <p contents-hash="56fa29299da337185c3dc7e3d3f87231380779b04dd33728fcc6561ce131430a" dmcf-pid="7UjJRfJ60D" dmcf-ptype="general">◇ '오염물질'이 분리막의 핵심 기능으로</p> <p contents-hash="51fbf389b2a4dc427772aa179b769bdd259e34bf1d8e98028bf6971c91d2e3e8" dmcf-pid="zuAie4iPzE" dmcf-ptype="general">그동안 원유를 분리막으로 걸러내는 연구가 꾸준히 진행돼 왔지만 상용화에는 한계가 있었습니다. 초정밀 분리를 위해서는 분리막 표면에 매우 얇은 선택층을 별도로 코팅해야 한다는 것이 정설이었기 때문입니다.</p> <p contents-hash="dd4d4694f6532afc24e9bc91e2f78ea38244f74c66987d79e8157839d7521203" dmcf-pid="q7cnd8nQ7k" dmcf-ptype="general">문제는 선택층을 만들수록 제조 비용이 올라가고 대면적 생산 과정에서 결함 발생 가능성도 높아진다는 점입니다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="beaff2415fad5335f84fe231dfbd07d7c73f2000806b6d61bc4524b4ddb2a4eb" dmcf-pid="BzkLJ6Lx3c" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="다공성 지지체에 원유를 투과시켜 맞춤형 '체'를 만드는 모습" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/25/551724-22lyJQR/20260625080825437skvm.jpg" data-org-width="591" dmcf-mid="GC9U3GUZ3y" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/25/551724-22lyJQR/20260625080825437skvm.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 다공성 지지체에 원유를 투과시켜 맞춤형 '체'를 만드는 모습 </figcaption> </figure> <p contents-hash="2425ca3f5ef277f54842fd95d2c8e2d933d2cf17bdf4f313db1c8cc0d4fdff2b" dmcf-pid="bqEoiPoM3A" dmcf-ptype="general"><br>연구팀은 오히려 선택층을 없애는 정반대 접근을 택했습니다. 값싼 다공성 고분자 소재인 폴리아크릴로니트릴(PAN) 막에 원유를 직접 흘려보낸 것입니다.</p> <p contents-hash="ed5239e0f2490ffbf31eab57dde07fb42edfe4515167f1c370a544c42a40b35f" dmcf-pid="KBDgnQgRzj" dmcf-ptype="general">그 결과 원유 속 무거운 탄화수소 성분이 분리막 내부 미세공간에 자연스럽게 달라붙으면서 2나노미터 이하의 초미세 통로를 스스로 형성하는 현상이 발견됐습니다.</p> <p contents-hash="bce69ab0ba608baafeeba37f92d5249e0fd0784eb44751f0f71f2788122741b9" dmcf-pid="9bwaLxaeuN" dmcf-ptype="general">기존에는 성능 저하 원인으로 여겨졌던 오염 현상이 오히려 분리 기능을 만드는 핵심 역할을 한 것입니다.</p> <p contents-hash="7f91a917ad98e253734130245682badbaed44fcc9c125dac1830dfac413a1398" dmcf-pid="2VOcNdcnpa" dmcf-ptype="general">◇ 휘발유·등유는 통과, 무거운 성분은 차단</p> <p contents-hash="0c5dd27b142e9d4619a70ea97fb1e074def108929810fffe7a29611fdfb297e7" dmcf-pid="VfIkjJkLpg" dmcf-ptype="general">이렇게 형성된 초미세 통로는 가벼운 나프타와 휘발유, 등유 성분만 빠르게 통과시키고 무거운 성분은 대부분 걸러냈습니다.</p> <p contents-hash="0471ba1be4f700e0663f5d1acb49a12399eafee0214bc2ea3889fb01cbd5fdc3" dmcf-pid="f4CEAiEopo" dmcf-ptype="general">연구팀은 이를 "원유가 스스로 자신에게 맞는 체를 만든 것과 같은 현상"이라고 설명했습니다.</p> <p contents-hash="1d087507d5bf121c94605992c9bee49caf0c6b9d29ac796d500c6609a67e3722" dmcf-pid="48hDcnDgpL" dmcf-ptype="general">성능도 뛰어났습니다. 이 기술은 기존 최고 수준 원유 분리막보다 23배 빠른 분리 속도를 기록했습니다.</p> <p contents-hash="6d767bcfc5f9d9201127899542b0b89f7e8fb097972cdb06395408aff87c2d56" dmcf-pid="86lwkLwaFn" dmcf-ptype="general">또 28일 동안 연속 운전 실험에서도 성능 저하 없이 안정적으로 작동하는 것으로 확인됐습니다.</p> <p contents-hash="d140c3e0f33e4ddc97a19e9baac0f5a7d56bdee1c051dd0d2c154bd6644188a2" dmcf-pid="6PSrEorNFi" dmcf-ptype="general">◇ 기존 정유공장 그대로 활용 가능</p> <p contents-hash="9883137d1b4a4c8d22c12cc87f65bef32dd015a0c902aa8fd9b85fe5a1932eec" dmcf-pid="PQvmDgmjpJ" dmcf-ptype="general">산업계가 주목하는 이유는 적용 방식 때문입니다.</p> <p contents-hash="26ceb27960ecc3db15ec388f086403d99c259afec535139c084cf2405382ab19" dmcf-pid="QxTswasAFd" dmcf-ptype="general">새로운 대형 설비를 건설할 필요 없이 기존 정유공장의 배관망에 필터 모듈 형태로 추가 설치할 수 있기 때문입니다.</p> <p contents-hash="0e7439b6b1b1ab98ae74cefadd52fc29fe74097321986fed3b649d3f799c5eba" dmcf-pid="xMyOrNOcUe" dmcf-ptype="general">연구진 분석에 따르면 원유를 먼저 분리막으로 처리한 뒤 남은 성분만 증류탑으로 보내면 전체 에너지 사용량은 31.6%, 이산화탄소 배출량은 37.6% 줄일 수 있습니다.</p> <p contents-hash="1381496e950f75c24b9acb9f53d1936f2d031d0a12f1e1a78b6ed9e8527b66ec" dmcf-pid="yWx2b02u7R" dmcf-ptype="general">운영비 절감 효과도 36%에 달하는 것으로 분석됐습니다.</p> <p contents-hash="f4c88f3e60f401383974e95677ce51058ba33dea15473e3828ca13c18a71ef29" dmcf-pid="W6lwkLwazM" dmcf-ptype="general">◇ 연간 온실가스 1천만톤 감축 기대</p> <p contents-hash="30f10ee47bab922eff54196e4622801cb8dce4651569abea65b8f8205065db1b" dmcf-pid="YPSrEorN7x" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 기술이 국내 정유·석유화학 산업 전반에 적용될 경우 연간 약 1천만 톤의 온실가스를 줄일 수 있을 것으로 전망했습니다. 이는 승용차 약 400만 대가 1년 동안 배출하는 탄소량에 해당하는 수준입니다.</p> <p contents-hash="7cc37c313ae4fb782857379577fb2cc07d85dbe542a144256f17502fa5382c19" dmcf-pid="GQvmDgmjpQ" dmcf-ptype="general">기술 활용 범위도 정유산업에 국한되지 않습니다.</p> <p contents-hash="c819e22c6f60944f44fb9e56e56419a1276a5b1684c89875753c183558e32c6e" dmcf-pid="HxTswasA3P" dmcf-ptype="general">폐플라스틱 열분해유 정제, 배터리 용매 회수, 의약품 정제 등 다양한 정밀 화학 공정에도 적용할 수 있을 것으로 기대됩니다.</p> <p contents-hash="6d4f586d9df97d7e1d9d90bce6dfe6457b24eea07a83c2833e5644681f9b77ab" dmcf-pid="XMyOrNOc76" dmcf-ptype="general">◇ "100년 증류 시대 넘어 분리막 시대 열 것"</p> <p contents-hash="2fb3e48ad629caac8a1fd92dad389f739a2c307d2c1b68c6d20f7a38748090e9" dmcf-pid="ZRWImjIkU8" dmcf-ptype="general">고동연 교수는 "분리막이 혼합물과 만나 스스로 최적의 분리 통로를 형성한다는 새로운 과학 원리를 규명했다는 점에서 의미가 크다"며 "HD현대오일뱅크와 협력을 통해 실제 산업 환경 수준까지 검증했다"고 설명했습니다.</p> <p contents-hash="9a867b2db5c642eda9f4243265dead3f372032bc9f3703b42a413bac4ccf55c0" dmcf-pid="5eYCsACE74" dmcf-ptype="general">공동 교신저자인 이재우 교수는 "향후 국내 정유·석유화학 공정 곳곳에 끼워 넣을 수 있는 대면적 모듈화 기술과 장기 운전 기술을 완성해 100년간 증류가 지배해 온 정유 산업을 분리막 공정으로 전환하는 데 앞장서겠다"고 포부를 밝혔습니다.</p> <p contents-hash="614eb7edc871d2fd1c45d2b2fc7c1a15f79515200b1005105050321cff90e89a" dmcf-pid="1dGhOchD3f" dmcf-ptype="general">KAIST 최지훈 박사와 서혁준 박사가 제1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처'(Nature)에 6월 25일 자로 실렸습니다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="43edd4411eef0d04377c83eab76c125da045c7f6854c523b4d2cc602632c548d" dmcf-pid="tJHlIklwzV" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="KAIST 고동연 교수" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/25/551724-22lyJQR/20260625080825617vxda.jpg" data-org-width="599" dmcf-mid="HXHlIklwuT" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/25/551724-22lyJQR/20260625080825617vxda.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> KAIST 고동연 교수 </figcaption> </figure> <p contents-hash="55c5bcb687823541bd7a2dd190f6fb3a49690c60a4ec937d28b472595d021f1b" dmcf-pid="FL5TlwTsz2" dmcf-ptype="general"><br>◇ 정유 경쟁력·탄소중립 동시에 노린다</p> <p contents-hash="be545d29dcfbf162d37dee0dbe938d17e9ec132401dd052f25c7e40afdcd26c4" dmcf-pid="3o1ySryOu9" dmcf-ptype="general">이번 연구는 단순히 새로운 분리막을 개발한 데 그치지 않습니다. 에너지 다소비 산업인 정유공정의 구조 자체를 바꿀 수 있는 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 있습니다.</p> <p contents-hash="474346fe8599429392229a4b341e0002adf3afc330ab753e1f95131f2c1788e0" dmcf-pid="0gtWvmWIUK" dmcf-ptype="general">특히 기존 설비를 활용하면서도 에너지 비용과 탄소 배출을 동시에 줄일 수 있어 탄소중립과 산업 경쟁력 강화라는 두 과제를 함께 해결할 수 있는 기술로 평가받고 있습니다.</p> <p contents-hash="b881d34abecb4716f04778cca6efd29908ac3f59162d28781ea67271b8a6c0ae" dmcf-pid="paFYTsYCzb" dmcf-ptype="general">정유산업이 고온 증류 중심의 20세기 공정에서 상온 분리 기반의 차세대 공정으로 전환될 수 있을지 주목됩니다.</p> <p contents-hash="5ed6137ec0549207ab5330fe048a98b8e9368f1f55013771322ecbc47eef4b5e" dmcf-pid="UN3GyOGh7B" dmcf-ptype="general">(사진=KAIST) </p> <p contents-hash="649e8f0940c34809446a14ab2c8367f22f0a07d8d815280e19aa56a36324303b" dmcf-pid="uj0HWIHlpq" dmcf-ptype="general">김건교 취재 기자 | kkkim@tjb.co.kr</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © TJB </p> 관련자료 이전 2년 만에 윔블던 나선 권순우, 1승만 더하면 본선 진출 06-25 다음 풍향계 마이크론이 가리킨 방향…‘삼전닉스’ 동반 랠리 이어가나 06-25 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
