유독성 화학물질 배출 걱정 無, 안전한 화학공정 개발

2016.03.03 18:00
포항공대 제공
포항공대 제공
작년 8월 중국 톈진항에 위치한 화학공장 폭발 사고로 173명이 사망하는 사고가 일어났다. 최근 국내 연구진은 유독성 화학물질 누출 위험을 완전히 없앤 새로운 화학공정 시스템을 개발했다.

 

김동표 포항공대 미세유체응용화학연구단 교수(사진)팀은 액체에는 젖지 않으면서 기체만 통과시키는 특수 분리기를 도입한 밀봉화학반응 시스템을 개발했다고 3일 밝혔다.

 

유독성 화학물질은 인체에 닿으면 암을 유발하거나 사망에 이르게 할 정도로 치명적이지만 의약품 등의 합성에 필수적이기 때문에 안전한 제조 공정의 필요성이 대두되고 있다.

 

특히 휘발성이 높은 유독물질을 다룰 때는 생산부터 부산물의 배출까지 전 과정을 외부와 완전히 차단된 상태에서 진행하는 일괄공정 방식이 이상적이다. 하지만 기존 공정에 사용되는 분리막은 유독 물질에 의해 서서히 파괴돼 시간이 흐르면 제 역할을 하지 못한다는 한계가 있었다.

 

연구팀은 물과 기름 등 어떤 성질의 액체에도 젖지 않는 나노선을 이용한 특수 분리기를 도입해 이 문제를 해결했다. 머리카락의 약 1000분의 1 굵기의 나노선으로 이뤄진 이 분리기는 기체만 선택적으로 통과시킬 수 있어 손쉽게 기체와 액체를 분리할 수 있다.

 

연구팀은 새로 개발된 공정을 2차 전지용 멤브레인 제작에 적용했다. 그 결과 휘발성 유독물질인 클로로메틸메틸에테르(CMME)의 유출 없이 원료주입, 물질의 생산 및 분해에 이르는 전 과정을 밀봉된 파이프라인 안에서 진행할 수 있다는 사실을 확인했다.

 

또한 멤브레인의 성능을 평가하는 지표인 클로로메틸화 수율도 기존 공정보다 약 12% 향상됐으며, 공정시간도 4분의 1 수준으로 단축하는 데 성공했다.

 

김 교수는 “단계별로 따로 수행하던 기존 공정을 밀봉시스템에서 한번에 처리하기 때문에 누출위험이 적어 안전할 뿐 아니라 노동 시간도 줄일 수 있다”며 “맹독성 화학원료를 안전하면서도 높은 효율로 생산할 수 있는 지속가능한 환경친화적 화학공장의 새로운 모델을 제시한 셈”이라고 말했다.

 

연구결과는 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 2월 26일자에 실렸다.

 

단계별로 분리돼 수행하던 기존 공정은 장시간의 노동과 누출위험이 크나(위쪽) 연구진이 개발한 밀봉화학반응시스템을 이용하면 외부와 차단된 상태에서 20분 이내 공정을 완료할 수 있다. - 포항공대 제공
단계별로 분리돼 수행하던 기존 공정에서는 장시간의 노동과 유독 화학물질의 누출 위험이 크지만(위쪽), 연구진이 개발한 밀봉화학반응시스템을 이용하면 외부와 차단된 상태에서 20분 내에 공정을 완료할 수 있다. - 포항공대 제공

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