수소만 빠져나가는 ‘원자 크기 그물망’…KAIST, 분리막 설계 기준 제시 작성일 08-13 35 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">가교 연결 완성도 73%<br>투과도·수소·질소 선택도 함께 향상<br>100시간 연속 운전에도 성능 유지</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="bY5GM8Octs"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="02edd562179b0948f6a5b2566282695fd42cc0afa6c03c118fffc24c9054e4dc" dmcf-pid="KG1HR6Ik5m" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="관련 연구 이미지 ⓒKAIST" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/13/dailian/20260813102250269dgmn.jpg" data-org-width="647" dmcf-mid="BlKzcgZvZO" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/13/dailian/20260813102250269dgmn.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 관련 연구 이미지 ⓒKAIST </figcaption> </figure> <p contents-hash="fb5893c7a09f7bc308e20f12193a0f166220599e6068420a5b7873b263ad42d3" dmcf-pid="9HtXePCEGr" dmcf-ptype="general">여러 기체가 섞인 혼합가스에서 수소를 선택적으로 통과시키는 고분자 분리막의 새로운 설계 기준이 제시됐다. 분리막 안에 만든 초미세 통로의 수보다 통로가 끊김 없이 연결된 정도가 수소 분리 성능을 좌우한다는 연구 결과다.</p> <p contents-hash="aee66d61522aba143add69d165ff1596c5b343bb154174ac9f650cee0b12554a" dmcf-pid="2XFZdQhDYw" dmcf-ptype="general">KAIST는 생명화학공학과 배태현 교수 연구팀이 옹스트롬(Å) 수준의 수소 이동 통로를 고분자 분리막 내부에 만들고, 연결 상태를 수치화한 ‘가교 연결 완성도(BCD)’를 제안했다고 13일 밝혔다. 1Å은 100억분의 1m로 머리카락 굵기의 약 100만분의 1이다.</p> <p contents-hash="e8ba646ff62827327e8ba0957080bf3f431b90c19ecdc6033ab7627335ba1d3b" dmcf-pid="VZ35Jxlw1D" dmcf-ptype="general">고분자 분리막은 얇고 넓게 만들기 쉽지만 기체가 지나는 작은 공간을 원하는 크기로 제어하기 어렵다. 균일한 구멍을 설계할 수 있는 금속유기골격체(MOF)와 공유결합유기골격체(COF)는 결함 없는 대면적 제작이 쉽지 않다.</p> <p contents-hash="2ae286c71b5969dacaf2f9bd64f27747f015c269f7eb32532d3dd116d30e5eb1" dmcf-pid="f501iMSr5E" dmcf-ptype="general">연구팀은 고분자 사슬을 ‘가교제’로 이어 두 소재의 장점을 결합했다. 고분자가 실이라면 가교제는 실과 실을 잇는 매듭에 해당한다.</p> <p contents-hash="611333de5cdb1b1293623a5254de155f4f989647cc3dd8689fb751d1eb1518ac" dmcf-pid="41ptnRvmXk" dmcf-ptype="general">기존 지표는 매듭이 얼마나 많은지를 보여줬지만, 매듭의 양쪽 끝이 모두 연결돼 온전한 통로를 만들었는지는 구분하지 못했다. 연구팀이 제시한 BCD는 완전히 연결된 가교의 비율을 나타낸다.</p> <p contents-hash="7b356458e985f3a680750a7199f9d753d66aa8174921b50bc0898da68e477b54" dmcf-pid="8tUFLeTsHc" dmcf-ptype="general">개발한 분리막 ‘ms-oDMB-DB50’의 BCD는 73%였다. 수소 투과도와 수소/질소 선택도는 원재료인 DB50보다 함께 높아졌다. 불완전한 가교가 비선택적 통로로 작용할 수 있어 가교의 양보다 연결 완성도가 중요하다는 설명이다.</p> <p contents-hash="abd8f9208f780cc40ff6df6722024aa4623f428f9bc01e74b98e96d4f228207c" dmcf-pid="6Fu3odyOHA" dmcf-ptype="general">연구팀은 크기가 서로 다른 기체를 탐침으로 사용해 분리막 안에 3Å 이하의 공간이 다수 존재한다는 점도 확인했다. 이산화탄소가 접근하지 못하는 공간에 지름 2.6Å인 헬륨이 들어갈 수 있는지를 분석하는 방식이다.</p> <p contents-hash="8c32bae9b48ed3e1c8c1477d3151ea089c679216c0a3c3b08fb4fa0114d28697" dmcf-pid="P370gJWIZj" dmcf-ptype="general">분리막은 100시간 연속 운전에도 수소 분리 성능이 떨어지지 않았다. 인장강도는 39.2MPa로 기존 최고 성능 수준의 고분자 분리막보다 약 2배 높았다.</p> <p contents-hash="f508ab7f7eedb7b29bb066d37a8ce159e4aa58db0521072c9350699b4fb91c5d" dmcf-pid="Q0zpaiYC5N" dmcf-ptype="general">연구팀은 이번 설계 원리를 다른 고분자 분리막에 적용하면 분자의 크기와 특성에 맞는 초미세 통로를 만들 수 있을 것으로 보고 있다. 수소 정제뿐 아니라 이산화탄소 포집과 천연가스 정제 등으로 확장할 가능성도 제시했다.</p> <p contents-hash="216e1b204f08e992c6a127f37719b1910170ea877aa467a7faa0d31711d1a38c" dmcf-pid="yOSI9zjJ5g" dmcf-ptype="general">이홍주 박사가 제1저자, 최수현 연구원이 제2저자, 배태현 교수가 교신저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 7월 23일 게재됐다.</p> <p contents-hash="8c3ef369f77ee6a195eccb304e1de3c9ecc00bbc32aa592a86dec0cd435a553d" dmcf-pid="WIvC2qAi5o" dmcf-ptype="general">이홍주 박사는 “이번 연구는 고분자 내부의 작은 통로가 얼마나 완전하게 연결돼 있는지가 수소 분리 성능을 좌우한다는 사실을 밝힌 것”이라며 “이를 바탕으로 더 정교한 고성능 분리막을 설계할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.</p> <p contents-hash="07580305feabbf0b0d22cba2fc51d7848dab70bc9169888ea87d26723024598a" dmcf-pid="YCThVBcnXL" dmcf-ptype="general">배태현 교수는 “레고 블록을 맞추듯 고분자를 촘촘하게 연결해 수소만 빠져나갈 수 있는 초미세 그물망을 만들었다”며 “향후 수소를 보다 효율적으로 분리·정제하는 기술로 발전할 수 있을 것”이라고 설명했다.</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 데일리안. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 컬쳐히어로, 창고형 라이브커머스 진출…8년 만에 신규 서비스 08-13 다음 AI 콘텐츠에 '워터마크' 확산…지우면 그만? 08-13 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
