교토대학교 연구소는 기존에 사용되고 있던 가스 분리 폴리머 막에 비해 투과속도가 약 100배, 가스선택분리도는 약 2배 정도로 성능을 지닌 분리막을 제작했다.

Easan Sivaniah 준교수의 세포통합시스템거점(iCeMs) 연구그룹은 마이크로포러스폴리막(PIM)소재에 특수 열처리를 이용해 가교구조를 형성, 세계최고 성능의 분리막 재료를 만들었다고 최근 밝혔다.

연구팀은 PIM1의 표면에 에테르 결합에 의한 가교 구조를 가지는 박막을 만들고, 모래 시계형 분자체의 입구에 해당하는 부분에 추가 분리층을 형성해 가스선택 분리율을 향상시켰다.

열처리 시 온도뿐만 아니라 공기 중의 산소 조성과 압력을 제어한 결과, 산소량에 따라 가교밀도와 두께를 자유자재로 조절할 수 있다는 사실을 발견했다. 막은 가스 투과 속도를 손상시키지 않고, 가스 선택성을 제어 할 수 있으며, CO₂분리, O₂분리, H₂분리에 뛰어난 성능을 보여줬다. 또한 이 공유 결합층은 PIM1 제올라이트 형의 MOF(다공성 배위 고분자)와 실리카 등을 복합시킨 복합 막도 만들 수 있으며, 가스 선택 분리율을 더욱 상승시키는데 성공했다.

이 가교 구조의 마이크로포러스폴리머 필름은 열역학적 안정뿐만 아니라 다양한 유기 용매에 대한 내성으로 차후 여러 응용이 기대가 된다.

Easan Sivaniah 준교수는 “우리가 만든 가스 분리막은 기존의 막에 비해 1000분의 1 까지 CO₂포착비용을 줄일 수 있다”며, “지속적인 환경 실현에 도움이 되는 중합체 재료의 정체 방법 확립으로 기업과 연계해 기술 실용화에 나서고 있다”고 밝혔다.

한편, 연구결과는 지난 4일 영국 온라인 과학잡지 ‘Nature Communications’에 공개됐다.