4일 한국화학연구원에 따르면 김정훈·장봉준 박사 연구팀이 전기투석공정의 핵심기술인 '균질계 양이온.음이온 교환막'을 세계에서 두 번째로 개발했다. 전기투석은 양이온 교환막과 음이온 교환막 수백 장이 교대로 배열된 장치를 사용하며, 물 안에 녹아있는 이온성 물질들이 전기장을 통해 양이온은 양이온 교환막으로, 음이온은 음이온 교환막으로 각각 선택해 거른다. 이렇게 걸러진 물질은 농축하는 과정을 거친다.
전기투석 공정은 해수 속 염화나트륨, 황산마그네슘, 염화칼슘 등을 제거해 식염 제조하거나 해수 담수화, 해양 심층수 등을 만들 수 있다.
공업폐수에 이 기술을 적용하면 카드뮴, 납 등 중금속과 비소, 염소 등 유해음이온을 분리해 정화할 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 소모해 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. 그동안 균질막 제조는 일본 에서 전 세계 시장을 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. 고온에서 고분자중합을 거쳐 전구체 필름으로 만들고 후설폰화반응을 거쳐 양이온 교환막을 만들었다. 음이온 교환막은 비닐벤질클로라이드 단량체에 가교체·가소제·개시제·첨가제 등을 혼합해 제조했다. 연구팀이 만든 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 설명했다. 조재근 기자 jack333@cctoday.co.kr