정의

막(membrane)이란 두 개의 삼차원 균일상을 분리시키고 있는 상(phase)으로 상의 물리화학적 성질에 의해 물질 및 에너지의 교환 속도가 좌우되는 제3의 상을 말한다. 막은 이동하는 유체에 집중된 저항을 가하며 이 저항은 물질에 선택적으로 다르게 작용하므로 이동속도의 차이에 따라 두 상의 분리가 일어나게 한다.

이러한 막분리 공정은 분리하고자 하는 물질의 크기, 형상, 분자량, 그리고 극성 등의 물리/화학적 특성들과 함께 분리공정의 조업 조건(온도, 압력 및 화학적/생물학적 환경)에 따라 활용할 수 있는 공정과 종류가 달라지게 된다.

분리막은 막을 구성하고 있는 물질의 물성, 구조, 막의 응용분야 및 역할 등에 의하여 다양하게 분류할 수 있다.

막의 개발

1748년 Jean Nollet에 의한 삼투현상에 관한 실험 이래로 1829년 Tomas Graham의 고체물질 속에서의 기체와 액체의 확산연구를 통하여 최초로 막을 이용한 물질분리가 시작되었다.

합성고분자 분리막의 경우, 1846년 Fick의 cellulose nitrate 막의 개발을 시작으로 Loeb와 Sourirajan의 intergrally skinned asymmetric hyperfiltration membrane의 개발을 통하여 1960년부터 1980년까지의 20년동안 많은 막소재 및 응용기술의 연구가 추진되었다.

1800년 중반 T. Graham에 의하여 기체 분리막의 용해, 확산모델이 제시된 이래로 기체 분리막에 대한 연구는 조금씩 발전하였으나 오랫동안 실용화되지 못하였다.

그 후 1950년 대에 들어서 기체 분리막에 대한 연구가 본격적으로 수행되었는데 Dupont사는 용융 polyester 중공사막을 개발하여 혼합기체로부터 수소와 헬륨을 분리하였으며, Monsanto사가 polysulfone 중공사막에 dimethylsiloxane을 coating한 복합 중공사막으로 수소분리용 기체 분리막을 상업화 하였다.

막의 개발

고분자 분리막은 분리의 성능을 극대화하기 위해 막소재의 선정과 막의 물리적 구조형상에 따라 분리형태가 다양해질 수 있다. 분리막을 이용해서 제조된 각종의 분리막 모듈로는 평판형, 광형, 나권형, 중공사형 및 유로형 등이 존재하며 현재도 새로운 연구개발을 계속하고 있다.

현재 사용되고 있는 분리막의 소재로는 cellulose, cellulose acetate, cellulose nitrate 등의 천연고무들과 polyacrylonitrile, polyamide, polyether 등과 같은 합성고분자 들이 이용되고 있다.

막의 소재

고분자 분리막은 분리의 성능을 극대화하기 위해 막소재의 선정과 막의 물리적 구조형상에 따라 분리형태가 다양해질 수 있다. 분리막을 이용해서 제조된 각종의 분리막 모듈로는 평판형, 광형, 나권형, 중공사형 및 유로형 등이 존재하며 현재도 새로운 연구개발을 계속하고 있다.

현재 사용되고 있는 분리막의 소재로는 cellulose, cellulose acetate, cellulose nitrate 등의 천연고무들과 polyacrylonitrile, polyamide, polyether 등과 같은 합성고분자 들이 이용되고 있다.

막 분리 기능

분리·농축 : 기본적인 특징은 상변화 없이 응집제등 약품 첨가 없이 고/액 분리, 액/액 분리 및 가스 분리 가능

분획 : 분획은 용질 혹은 미립자를 분자량이나 크기에 대응해서 개별적으로 분리하는 것

격리 : 분리막에서의 격리는 다른 성질의 액체 혹은 물질이 막사이에서 양자가 혼합되지 않게 분리상태에 있는 것

고정·흡착 : UF막과 MF막은 비교적 큰 세공경의 내표면에서 막의 분리와 흡착을 동시에 행한다.