국외 분리막 소식

■ 고성능 PVDF/PVP 혼합 멤브레인 개발

 자기유도 멤브레인 진동 시스템 (MMV)에서 멤브레인 표면의 유체 역학을 향상시키는 것은 반응기의 멤브레인 파울링 제어에 효율적임이 보고되었다. 이런 원리를 이용해서 polyvinylpyrrolidone(PVP) 배합을 통해 다공성 poly(vinylidene fluoride)막을 제조하고, 나중에 NaOCl을 사용한 후 처리를 통해 막 매트릭스로부터 PVP를 용출시키는데 성공했다. 결과는 주조 용액에서 PVP 함량이 증가하면 막 오염 저항성이 증가하는 것으로 관찰되었으나 여러 주기로 NaOCl 세정 후 PVP를 천천히 침출시키면서 멤브레인 투과성을 증가시켰으나 NaOCl 후 처리의 이점은 관찰되지 않았다. 장기 여과는 MMV 시스템에 의해 제공되는 특징을 보완하는 다공성 막의 우수성이 확인됐으며, 잔류 PVP가 소량임에도 불구하고 침출이 멤브레인의 여과성을 향상시키는 실질적인 이득을 제공한다는 것으로 밝혀져 큰 관심을 모았다.
[Separation and Purification Technology, 2019, 213, 276.282 (2019년 5월 15일)] 

■ PVDF/PTFE 막을 이용한 콩고레드 염료 제거 기술 개발

 콩고레드 염료제거를 위해 최근 poly(tetrafluoroe thylene)/poly(vinylidene fluoride) (PVDF/PTFE) 평판 멤브레인이 열적으로  도된 용매 증발 공정을 통해 제조되었다. 특히 표면은 methyl functionalized mesoporous silica nanoparticles (MfSNPs)를 혼입함으로써 변형되었고, 실험을 위해 접촉막 증류 (DCMD) 실험실 규모에서 공급 용액 (50℃) 및 투과 용액 (20℃) 탈 이온수로 수행되었다. MfSNPs/PVDF/PTFE 멤브레인의 가장 안정한 물플럭스는 0.0041 L/hm² 였으며, MfSNPs의 혼입은 플럭스를 향상시켰을 뿐만 아니라 접촉각 및 LEPw 값에 의해 나타난 바와 같이 낮은 습윤 특성이 유도되는 것으로 밝혀졌다. 결과적으로 MfSNPs/PVDF/PTFE 멤브레인은 물에서 콩고 레드 염료를 99%의 제거 효율을 달성하는 데 매우 효율적인 것으로 밝혀져 큰 관심을 모으고 있다.

[Separation and Purification Technology 2019. 211, 578-586 (2019년 03월 18일)] 

■ 열수조건에서 높은 H2/CO2 분리성능을 갖는 Zeolitic Imidazolate Framework 분리막 개발 성공

 멤브레인 기반 가스 분리 공정에서 중요한 높은 선택도, 높은 투과도 및 안정성을 가진 멤브레인을 찾기 위한 연구가 학계 및 산업 분야에서 큰 주목을 받고 있다. 최근 연구에서 거대한 2개의 이미다졸레이트 링커에 의해 구성된 독특한 혼합 리간드 ZIF 구조를 갖는 새로운 분자체 ZIF 멤브레인이 제조되었으며, 그 결과 CO₂에 대한 강한 친화성, 탁월한 열적 및 화학적 안정성, 그리고 초소수성 특징을 갖는 것으로 밝혀졌다. 이러한 결과에서 주목할 점은 26.3의 우수한 H₂/CO₂ 선택도를 보였고, 최대 200°C 고온 하에서 H2 투과도가 9.75×10-7mol-2·s-1·Pa-1에 이를 만큼 매우 뛰어난 분리 효율 및 안정성을 나타냈다는 것이다. 또한 제조된 막은 초소수성으로 인해 증기가 존재하더라도 탁월한 분리 성능을 유지할 수 있는 것으로 알려져서 큰 관심을 모았다.
[American Chemical Society, 2019, 11(17), 15748-15755 (2019년 4월)] 

■ 암모니아 회수를 위한 고선택성 막 흡수 공정 개발  

 폐수의 과도한 암모니아내 질소는 생태 환경을 심각하게 위협하기 때문에 막 흡수(MA)를 이용한 암모니아 제거가 중요하며, 상용화를 위해서는 높은 플럭스와 고선택성의 분리성능이 요구되었다. 최근 연구에서는 고성능 전기방사된 중공섬유막을 제조하여 기계적 강도를 높이기 위해 용제 증기 및 용접 처리를 실시하였으며, 그 결과 기존 멤브레인보다 Young’s modulus가 103.8% 향상되었다. 뿐만 아니라 제조된 멤브레인의 경우, 높은 기계적 강도, 다공성 및 소수성은 물질 전달 및 선택성이 우수한 것으로 보고되었으며, pH가 11일 때 선택도가 6.91에서 9.74로 크게 향상되는 것으로 밝혀졌다. 최근 개발된 전기 방사를 이용한 중공섬유막은 MA적용에서 암모니아 제거에 대한 큰 잠재력을 보여주고 있어 향후 상용화가 될 경우 파급력이 매우 클 것으로 기대되었다.
[Separation and Purification Technology 2019, 216, 136-146 (2019년 6월)]

국내 분리막 소식

■ 포스텍-UNIST 연구팀, 리튬 금속 음극 단점 극복 기술 개발

 전기차의 가장 큰 과제는 배터리 성능이다. 한번 충전에 주행할 수 있는 거리를 대폭 늘일 수 있기 때문이다. 배터리의 성능을 획기적으로 올리려는 방안에 대해 세계 각국이 고민 중인 가운데, 우리가 흔히 사용하는 리튬 이온 전지에 비해 에너지 밀도가 10배 이상 높지만, 폭발의 우려 때문에 상용화할 수 없었던 리튬 금속 음극의 단점을 국내 연구팀이 해결해 주목을 모으고 있다. 
  포스텍(포항공대·총장 김도연) 화학과 박수진 교수와 이정인 박사는 UNIST 에너지공학과 신명수·홍동기 연구원과 함께 리튬 금속 음극의 단점인 폭발을 원천적으로 막을 리튬 전도성 유·무기 복합 보호층을 개발했다. 또 차세대 고용량 양극 물질을 사용해 고속 충전 및 고출력이 가능한 리튬 금속 전지를 구현해 이 기술이 확장된다면 성능 좋고 안전한 리튬 금속 전지의 상용화가 앞당겨져 전기차나 휴대용 디스플레이 배터리로 활용될 전망이다.

 일반 리튬 이온 전지에는 음극체로 흑연이 들어간다. 흑연 대신 금속을 음극으로 사용하게 되면 질량 대비 10배, 부피대비 3배 이상 용량이 늘어나 작은 크기의 배터리로도 효율을 획기적으로 올릴 수 있게 된다.

 하지만 금속을 음극체로 쓰게 되면 리튬 반응성이 좋아져서 배터리 충전 시 리튬을 반대 방향으로 보내게 되는데, 보내진 리튬이 반대편에서 바늘처럼 뾰족뾰족하게 자라게 된다. 이렇게 되면 날카로운 리튬이 분리막을 뚫어 셀이 폭파되거나 망가져 기능을 잃게 되는 현상이 일어난다. 연구팀은 이런 현상을 막기 위해 리튬 전도성 무기(리튬 티타늄 산화물 Li2TiO3, LT층)·유기(불소계 수지PVDF-HFP) 복합막을 개발해 충전과 방전을 계속하는 동안 바늘처럼 뾰족하게 리튬이 자라나는 현상인 수지상 결정을 근본적으로 차단했다. 복합막이 리튬이 자라지 않고 빈 공간을 채우며 셀 안에만 머물도록 돕기 때문에 전지의 안정성이 확보되고 수명도 향상된다. 또 다양한 차세대 고용량, 고전압 양극물질(NCM811, LNMO, LMO)를 사용해 고속충전과 고출력이 가능한 리튬 금속 전지를 구현하는 데도 성공했다. 
  이번에 개발된 복합막인 리튬 전도성 무기층은, 기존에 사용해오던 카보네이트계 전해액에도 그대로 적용할 수 있어 기존 시스템을 많이 바꾸지 않고도 사용할 수 있기 때문에 큰 비용 없이 상용화할 수 있다. 포스텍 박수진 교수는 “이번에 개발된 리튬 이온 전도성 무기·유기 복합막은 손쉽게 차세대 전지에 적용할 수 있는 기술로 리튬 금속 전지 상용화에 크게 기여할 것”이라며 기대감을 밝혔다. 한편 이번 연구성과는 국제 학술지 어드밴스드 에너지 머터리얼스(Advaned Energy Materials)지에 2월 14일에 게재됐으며, 한국연구재단 학문후속세대지원사업의 대통령 Post Doc. 펠로우십 및 원천기술개발사업의 기후변화대응기술개발사업의 지원으로 수행됐다.
[경북일보 2019. 02. 23] 

■ 박스터, 학회서 ‘확장된 혈액투석’ 대해 심포지엄 진행 

 신장질환 치료 분야의 글로벌 혁신 기업 박스터(대표 현동욱)가 지난 25일 서울드래곤시티 호텔에서 열린 대한신장학회 제39차 학술대회에서, ‘확장된 혈액투석: 경험을 통한 확신(Expanded HD: Confidence Through Experience)’이라는 주제로 런천 심포지엄을 진행했다. 
주제 발표를 맡은 순천향대학교 천안병원 신장내과 길효욱 교수는 혈액투석에 있어 중요한 중분자 이상의 요독물질 제거와 이를 가능케 한 새로운 미디엄 컷오프(Medium Cut-off) 멤브레인이 적용된 테라노바 투석막을 이용한 확장된 혈액투석(HDx, expanded hemodialysis)에 관한 연구 결과를 전했다.
 강의에서는 혈액투석으로 제거되는 요독물질을 소개하며, 특히 죽상동맥경화증 등 심혈관 질환과 2차 면역결핍(secondary immunodeficiency)에 영향을 미칠 수 있는 중분자 이상의 요독물질 제거 중요성이 강조되었다.
 관련해 길 교수는 투석막의 성능을 평가하는 지표도 요소나 크레아티닌 등의 소분자 요독물질 제거를 보여주는 지표인 ‘효율성(Efficiency) 향상’에서 중분자 요독물질 제거를 나타내는 지표인 ‘투과성(Permeability) 향상’으로 변화하고 있다고 설명했다. 길 교수는 기존 투석막의 한계를 보완해 알부민 손실은 최소화하면서 큰 중분자 요독물질 제거를 향상시킨 테라노바가 개발됐다고 설명했다. 테라노바는 투석막의 내경을 좁혀 투석할 때 요독물질을 더 빠르고 쉽게 여과시켜 밖으로 내보내고, 중분자 이상의 요독물질을 제거할 수 있는 범위의 균일한 투석막 포어(구멍) 사이즈가 구현된 미디엄 컷 오프 멤브레인이라는 최신 기술이 적용된 방식이다.

 길 교수는 마지막으로 “중분자 요독물질 제거가 가능한 미디엄 컷 오프 방식의 테라노바 투석막을 사용함에 있어 안전성, 환자들의 상태를 고려하는 것이 필요해 치료하는 것이 중요하며, 향후 테라노바의 심혈관 사망과 관련한 연구가 필요하다”고 말하며 강의를 마무리했다.
[약업신문 2019. 05. 29] 

■ 레몬, 신소재 나노 멤브레인을 적용한 생리대 ‘에어퀸’ 23일 홈쇼핑 론칭

 나노소재 전문기업 ㈜레몬(대표 김효규)이 신소재 나노 멤브레인을 적용한 생리대 ‘에어퀸’을 CJ오쇼핑과 단독으로 론칭해 23일 첫 방송을 진행한다.

 에어퀸은 PE 필름을 적용하는 일반 생리대와 달리 신소재 나노 멤브레인(Nano Membrane)을 적용해 기존 제품 대비 2만 배 이상의 통기성과 6배 이상의 투습도를 제공한다. 또한 100% 유기농 순면 커버를 적용해 피부 자극 없이 편안한 착용감을 선사한다. 고밀도 흡수체와 신소재의 사용으로 냄새와 습기 걱정 없이 상쾌함을 오래도록 유지시켜주는 특징이 있다.
 23일 오전 11시 30분부터 CJ오쇼핑을 통해 한 시간 동안 방송되는 제품은 ▲팬티라이너 ▲중형 ▲대형 ▲오버나이트 등 총 4종으로 구성돼, 각 60개, 35개, 30개, 12개씩 총 137개가 제공된다. 총 5000세트가 마련됐으며 정가 8만 4500원에서 할인된 가격
7만 5000원에 판매될 예정이다. 특히 에어퀸은 CJ오쇼핑이 TV 홈쇼핑 업계 최초로 시작하는 생리대 정기배송 대상으로 선정됐다. 정기배송 신청 시 6% 할인을 적용받아 6만 9500원에 구매할 수 있다.
 김효규 레몬 대표이사는 “레몬이 나노 멤브레인이라는 우수한 신소재를 적용한 에어퀸을 좀 더 많은 분들에게 알리고자 합리적인 가격과 상품 구성으로 홈쇼핑에 진출하게 됐다"며 “국내 유통 제품 중 유일하게 통기성이 부여된 제품인 만큼 본격 여름철 많은 여성 소비자들에게 쾌적함을 제공할 수 있을 것”이라고 전했다.
 한편, 레몬은 새롭게 출시한 숨 쉬는 생리대 에어퀸의 원활한 공급을 위하여 생산 설비를 확대할 계획이다. 우선 2019년 약 30억 원을 투자해 연 8억 개의 에어퀸 생리대를 생산할 수 있는 6개 생리대 제조 라인을 구축한다. 이후 2000억 원을 추가로 투입해 2024년까지 매년 6개 제조 라인을 늘려 총 36개 라인을 증설할 예정이다. 이로써 총 48억 개 제품 생산이 가능하고 1100명의 고용이 발생하게 된다.
[스포츠조선 2019.05.22] 

■ 티앤알바이오팹, 치과용 3D 프린팅 제품 ‘흡수성 멤브레인’ 메가젠임플란트 판매 개시

 티앤알바이오팹 덴탈(Dental) 치주조직 재생유도제 제품 출시. 티앤알바이오팹(대표이사 윤원수)이 자사의 치과용 흡수성 멤브레인을 출시하고, 치과용 ?임플란트 제조·유통 전문 ㈜메가젠임플란트(대표이사 박광범)와 해당 제품 판매를 시작한다. 
 이에 따라 티앤알바이오팹은 2019년 2월부터 메가젠임플란트에 제품을 공급하고, 메가젠임플란트는 이 제품을 독점으로 공급받아 글로벌 시장에 판매를 담당할 예정이다. 메가젠임플란트는 임플란트 및 치과용 의료기자재 등을 제조, 유통하는 회사로 국산 임플란트 업체 중 유럽에서 가장 높은 점유율을 차지하며 90여 개국에 제품을 수출하고 있다.

 티앤알바이오팹의 치과용 멤브레인은 독자적 3D 바이오프린팅 기술로 제작된 체내 흡수성(생분해성) 치주조직재생유도재이다. 염증이나 외상, 임플란트 시술 후 치주조직이 재생돼야 할 부위로 잇몸이 자라 들어오지 못하도록 공간을 확보하는 차단막 역할을 한다. 3D 프린팅으로 제작된 치과용 멤브레인은 세계 최초이다.
 비흡수성 제품과 달리 시술 후 2차 제거수술이 필요 없으며, 기존 흡수성 제품의 단점을 보완해 내구성, 공간 유지력 등 안전성이 높은 것이 특징이다. 또한 정밀도가 높아 환자 맞춤형 치료가 가능하며 가격도 저렴하다.
 한편, 티앤알바이오팹(T&R Biofab)은 3D 바이오프린팅 기술을 활용한 생물학적 제제 및 의료용 기기 제조 기업으로 지난 2013년 설립됐다. 주요 제품은 △3D 바이오프린팅 기술을 기반으로 한 생분해성 의료기기 △조직·장기 바이오프린팅을 위한 바이오잉크 △체외 시험을 위한 오가노이드(Organoid, 장기유사체) △3D 프린팅 세포 치료제 △3D 바이오프린팅 시스템 등이다.
[뉴스타운 2019.02.11]

■ 청호나이스, 정수기 ‘프리미엄 RO 워터’ 출시

 청호나이스가 정수기 KC마크 48개 항목을 통과한 ‘프리미엄 RO 워터’를 출시했다고 31일 밝혔다. 카운터탑형과 스탠드형으로 출시되며, 정수, 냉수, 온수(60℃~85℃), 미온수(39℃~46℃)가 가능하다. 스탠?드형은 얼음도 제공한다.
 국내에서 출시되는 모든 정수기에는 한국정수기공업협동조합 인증 KC마크가 부착돼 있다. KC마크는 먹는 물 관리법에 의거 정수기 품질검사를 거쳐 통과한 제품들에 부착되는 국가통합인증마크다. ‘프리미엄 RO 워터’는 일반정수성능 6개(유리잔류염소, 색도, 탁도, 클로로포름, 경도, 질산성질소) 항목과 보론(붕소)을 포함한 특수정수성능 42개 항목, 총 48개의 항목에 합격한 정수기다. 보론(붕소)은 우리인체에 오심, 구토, 설사, 피부염 등을 일으킬 수 있고, 여성 호르몬인 에스트로겐 호르몬 감소 등의 원인이 되기도 한다.
 청호나이스에 따르면 ‘프리미엄 RO 워터’는 총 7단계의 정수시스템을 거치며 하나의 물질을 두 번씩 거르는 여과 기술로, 물 속 유해물질을 제거한다. 특히 RO 멤브레인 필터 후단에 적용된 PURE 필터는 멤브레인을 통과할 수도 있는 미세한 중금속과 유해한 이온물질을 한 번 더 제거한다. UV 살균 기능을 더해 취수 시 필터를 통과한 정수를 살균한다.
 해당 정수방식은 2016년 출시했던 ‘베이비스워터 티니’에 적용됐던 것으로, 당시 한국환경수도연구원에 성능검사를 의뢰한 결과 노로바이러스, 세슘, 살모넬라 등 142개 유해물질 모두를 제거함을 입증했다고 회사 측은 덧붙였다. 동일한 7단계 정수 시스템이 적용된 ‘프리미엄 RO 워터’ 역시 142개 유해물질을 모두 제거한 물을 제공한다.

 또한 정수 탱크, 취수구 등 물이 닿는 부품에 환경호르몬(비스페놀-A)과 중금속 19종(유럽완구 안전기준)에 대한 안전성 검증이 완료된 재질이 사용됐다. 사용자가 설정한 시간대에 저수조를 깨끗이 비우고 매일 신선한 물로 채우는 ACS(Auto Cleaning System) 스마트세정 기술로, 고여 있는 물이 아닌 신선한 물을 제공한다.
[뉴스토마토 2019.01.31]