유독성 물질 누출위험 없는 밀봉화학 반응시스템 개발

포스텍 김동표 교수 "안전한 친환경적 화학공장 모델 제시"

화학공정에서 사용되거나 발생하는 발암물질 등유독성 화학물질의 누출 위험을 완전 차단한 밀봉화학 반응시스템을 국내 연구진이개발했다.

포항공대 미세유체응용화학연구단 김동표 교수팀은 3일 모든 액체에 젖지 않는양쪽 초소수성 특수 분리기를 장착한 밀봉화학 반응시스템을 개발, 유독물질의 생산, 분해, 배출 등 모든 과정에서 유출 가능성을 완전히 차단한 공정을 개발했다고 밝혔다.

대학연구실이나 화학공장, 산업현장 등에서 고위험 유독성 화학약품이 누출되는안전사고를 예방할 수 있는 안전한 화학공정 개발은 학계와 산업계의 오랜 과제이다.

이를 위해 맹독성 화학물질의 생산부터 잔존물 분해배출까지 전 과정을 밀폐된미세 파이프라인에서 연속으로 수행하는 밀봉과학 반응시스템이 연구돼왔다.

김 교수팀은 물과 기름 등 대부분 액체에 젖지 않는 양쪽 초소수성이 있는 실리콘 나노와이어를 이용한 특수 분리기를 개발, 유독성 기체물질을 사용하는 화학반응공정을 밀봉된 파이프라인 내부에서 완료할 수 있는 밀봉화학 반응시스템을 개발했다.

또 이 시스템을 의약품·천연물질 합성, 2차전지 멤브레인용 음이온교환 고분자제조 등에 쓰이는 발암성 유독 화합물로 휘발성이 커 누출위험이 있는 클로로메틸메틸에테르(CMME)를 사용하는 공정에 적용했다.

그 결과 원료주입 후 유독성 물질의 생산, 분리, 응용, 분해 등 전 과정이 밀봉된 파이프라인 안에서 진행됨으로써 유독성 물질의 외부노출 가능성이 완전히 차단됐으며 공정 효율성은 높아지고 공정시간은 단축됐다고 연구진은 설명했다.

밀봉화학 반응시스템을 2차 전지용 멤브레인 제작에 적용한 결과 성능을 좌우하는 음이온 교환 수지의 클로로메틸화 수율이 기존 공정보다 약 12% 향상됐으며 공정시간은 4분의 1 수준으로 단축됐다.

김동표 교수는 "이 연구는 산업적으로 유용하지만 생산·취급 시 안전사고가 많은 맹독성 중간 화학원료를 높은 효율로 안전하게 생산할 수 있는 환경친화적 신화학공장 모델의 가능성을 보여준다"며 "산업체에서 연소혼합물 내 휘발성 물질을 분리 응용하는 데에도 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

한국연구재단 리더연구자지원사업을 통해 수행된 이 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications, 2월 26일자)에 게재됐다.

scitech@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>