탄소나노튜브가 이런 데까지?

2015.05.20 18:00
김용협 서울대 기계항공공학부 교수, 윤제용 화학생물공학부 교수, 이홍희 명예교수, 이병호 기계항공공학부 연구원, 백영빈 화학생물공학부 박사(왼쪽부터). - 서울대 제공
김용협 서울대 기계항공공학부 교수, 윤제용 화학생물공학부 교수, 이홍희 명예교수, 이병호 기계항공공학부 연구원, 백영빈 화학생물공학부 박사(왼쪽부터). - 서울대 제공

국내 연구진이 탄소나노튜브를 이용해 물을 통과시키는 속도가 세계에서 가장 빠른 수처리 막을 개발했다.

 

김용협, 윤제용, 이홍희 서울대 교수팀은 탄소나노튜브를 이용해 기존 고분자 소재보다 수 십~수 백 배 빠르게 물을 정화하는 막 소재를 개발하고 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 14일자에 발표했다.

 

탄소나노튜브란 탄소 원자가 육각형 모양으로 연결된 뒤 그물망처럼 연결돼 전체적으로 관 모양을 형성하는 물질이다. 관의 지름이 수 십~수 백 나노미터(nm·10억 분의 1m)에 불과해 정수용 막으로 만들 경우 오염물질을 선택적으로 투과시킬 수 있다.

 

하지만 탄소나노튜브 막은 물 분자를 밀어내는 성질이 있어서 물을 통과시켜 정수하는 속도가 기존에 비해 획기적으로 빠르지는 않았다. 연구진은 이 문제를 해결하기 위해 탄소나노튜브의 입구 부분과 표면에 산소 플라스마 처리를 했다. 그 결과 전보다 물 분자를 밀어내는 성질이 약해지고 탄소나노튜브 사이사이와 튜브 내부를 통해서도 물을 흘려보낼 수 있게 됐다.

 

연구진이 개발한 탄소나노튜브 우물 막의 모식도. 여러 오염물이 막에서 걸러지고 붉은색 물분자들만 통과한다. - 서울대 제공
연구진이 개발한 탄소나노튜브 우물 막의 모식도. 여러 오염물이 막에서 걸러지고 붉은색 물분자들만 통과한다. - 서울대 제공

새로 만든 ‘탄소나노튜브 막(CNT Wall Membrane)’으로 실험한 결과 1㎡당 현재 시판 중인 고분자 막에 비해 12배, 일반 탄소나노튜브 막에 비해 6배 많은 양의 물을 정수할 수 있는 것으로 확인됐다.

 

윤 교수는 “기존 수처리 막을 오염시키는 미생물 부착 문제도 획기적으로 개선되는 것으로 나타났다”며 “수처리 분야는 물론 혈액투석 같은 의료 분야에서도 효율적으로 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

 

 

 

 

 

 

 

 

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