사용 목적에 따라 원하는 형상·두께로 쉽게 제작
국내 연구팀이 미세유체 장치에 원하는 형상과 두께의 나노다공성 막을 손쉽게 제작할 수 있는 공정을 개발했다. 에너지 수확, 담수화 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 전망이다.
포스텍(총장 김무환)은 김동성 기계공학과 교수, 김준현 석사, 박상민 박사(부산대 기계공학부 교수) 연구팀이 독립지지 나노다공성 막을 미세유체 장치 상에 바로 제작하는 유연성 및 신뢰성 높은 공정 개발에 성공했다고 8일 밝혔다.
나노 유체역학 장치는 에너지, 화학, 환경 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 나노 유체역학 장치 특징인 선택적 이온투과와 같은 전기화학적인 성질을 부가하기 위해서는 특수하게 제작된 나노다공성 막이 미세유체 장치에 결합돼야 하지만, 나노다공성 막 자체가 다루기 어렵기 때문에 기존 방식으로는 제작할 수 있는 막의 형태가 매우 제한돼 있었다.
연구팀은 기존에 개발한 전해질 기반 전기방사법과 나피온 용액 주입을 통해 미세유체 장치 내에서 독립지지 나노다공성 막을 직접 손쉽게 제작하는 방안을 제시했다.
이 제작 공정은 사용 목적에 따라 독립지지 나노다공성 막의 형상, 두께 등을 쉽게 제어할 수 있고 유체 누수 없이 나노다공성 막을 제작할 수 있어 적용 분야에 최적화할 수 있었다.
특히 해수와 담수가 만났을 때 생성되는 이온의 선택적 이동을 이용해 발전하는 역전기 투석 기반 에너지 수확 장치를 제작하면 기존 역전기 투석 기반 에너지 수확 장치에 비해 더 높은 전력을 생성하는 것을 확인했다.
김동성 교수는 “사용 목적에 따라 다양한 형상의 나노다공성 막을 손쉽게 제작할 수 있는 최초 연구”라며 “이온의 선택적 투과를 통한 에너지 생산(역전기 투석), 농축이나 담수화(이온 농도 분극) 등 다양한 분야에서 고효율·대용량 장치 개발에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.
과학기술정보통신부와 한국연구재단 기초연구사업 지원으로 수행된 이번 연구성과는 나노 및 마이크로 과학 분야 권위 있는 국제 학술지 '스몰(Small)' 표지논문으로 게재됐다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
