금오공대 김민석 교수 공동연구팀, 해수 담수화부터 반도체 초순수 생산까지 첨단 산업에 활용 기대
  • ▲ 실험 및 시뮬레이션 기반 그래핀 분리막의 물 투과도–NaCl 제거율 비교ⓒ
    ▲ 실험 및 시뮬레이션 기반 그래핀 분리막의 물 투과도–NaCl 제거율 비교ⓒ
    경부 구미시에 있는 국립금오공과대학교는 기계공학부 김민석 교수 연구팀이 차세대 해수담수화용 초박막 분리소재로 주목받는 ‘나노다공성 그래핀(Nanoporous Graphene, NPG) 분리막’의 열화 메커니즘과 내구성 한계를 분석한 리뷰 논문을 발표했다고 27일 밝혔다.  

    나노다공성 그래핀 분리막은 원자 한 층 두께의 그래핀에 극미세 나노공극을 형성한 구조로, 이론적으로 기존의 고분자 역삼투(RO)막 대비 높은 물 투과도와 염 제거 성능을 동시에 구현할 수 있는 차세대 소재다. 

    그러나 실제 해수 환경에서는 고압, 고염도, 산화성 물질, 유기·무기 오염 물질 등이 복합적으로 작용해 장기적으로 운용 시 성능이 저하될 수 있다. 

    연구팀은 이를 극복하기 위해 그래핀 담수화막의 주요 열화(성능 저하) 원인을 ▲기계적 파손 ▲그래핀–지지체 계면 박리 ▲생물학적 오염 ▲유기 오염 및 나노플라스틱 흡착 ▲무기 스케일링 ▲산화 열화 ▲나노공극 구조 재구성 등 7가지로 체계화했다.

    이번 연구로 차세대 소재인 나노다공성 그래핀 분리막 상용화 장벽이었던 ‘내구성 한계’를 극복할 기준이 마련됐다는 평가다. 

    이에 따라, 수처리 및 해수담수화, 반도체 및 첨단 신소재, 친환경 및 탄소중립 등 첨단 산업 전반에 걸쳐 혁신적인 파급력이 기대된다.

    이 연구는 수자원 분야 최상위 국제 학술지에 게재됨으로써 연구의 학술적 중요성을 인정받았다고 할 수 있다.