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쿠팡퀵플렉스카페 쿠팡퀵플렉스기사모집 쿠팡퀵플렉스야간 ■고동연 KAIST 교수팀 ‘차세대 상온 분리막’ 기술 네이처 게재비싼 선택층 없이 ‘PAN 막’ 활용해 원유 경질성분 걸러무거운 성분은 침착, 나노급 통로로 나프타·휘발유 통과 기존 배관에 모듈 추가 가능…100년된 증류식 대체 길 터원유 정제는 현대 산업의 가장 기본적인 공정 중 하나다. 원유를 정제하면 휘발유·경유 같은 연료뿐 아니라 플라스틱·합성섬유·세제·포장재·의약품의 원료가 나온다. 원유 정제의 첫 단계는 원유를 350도 이상으로 끓인 뒤 끓는점 차이에 따라 성분을 나누는 증류 공정이다. 100년 넘게 정유 산업의 표준이었지만 막대한 에너지 소비와 탄소 배출을 피하기 어렵다.한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 고동연 교수 연구팀은 값싼 고분자 분리막으로 실제 원유에서 경질 성분을 분리하는 데 성공했다고 25일 밝혔다. 기존 원유 분리막의 낮은 처리 속도와 비싼 선택층 코팅 문제를 동시에 해결하고 원유를 끓이지 않고 상온에서 나누는 차세대 기술이다. 연구 결과는 국제 학술지 네이처에 실렸다.정유 공정에서 ‘끓이지 않는 분리’가 중요한 것은 에너지와 탄소 배출 때문이다. 전 세계 정유 공장이 상압·감압 증류에 쓰는 에너지는 연간 1100TWh(테라와트시) 이상으로 추산된다. 1GW급 원전 약 130기가 1년 내내 생산하는 전력에 해당한다. 여기서 나오는 이산화탄소도 연간 1억 6000만 톤이 넘는다. 특히 원유를 끓이는 데 필요한 고온 열에너지는 규모가 워낙 커 전기로 대체하기도 쉽지 않다. 설비 개조와 대규모 전력 공급이 함께 필요하기 때문이다.이 때문에 학계에서는 바닷물을 막으로 걸러 담수를 만드는 역삼투처럼 정유 공정도 ‘끓이기’에서 ‘거르기’로 바꾸려는 시도가 이어져왔다. 하지만 원유는 분리막으로 다루기 쉽지 않다. 수천 종의 탄화수소가 섞여 있고 점성이 높으며 무거운 기름 성분이 막을 쉽게 오염시킨다. 그동안 학계는 표면에 매우 얇은 ‘선택층’을 입혀야만 분자 수준의 정밀 분리가 가능하다고 봤다. 선택층은 실제로 물질을 걸러내는 핵심 기능층이지만 제조가 어렵고 비싸며 면적을 키울수록 결함이 생겨 산업 현장 적용에 한계가 있었다.고동연 KAIST 생명화학공학과 교수. 사진=고동연 교수KAIST 연구팀은 비싼 선택층을 만들지 않고 그동안 단순한 받침대로만 여겨졌던 다공성 폴리아크릴로니트릴(PAN) 막만 사용해 이 문제를 해결했다. PAN은 아크릴섬유 등에 쓰이는 비교적 흔한 고분자 소재로 막의 구멍이 원유 분자보다 크다. 기존 관점대로라면 원유 성분이 제대로 걸러지지 않고 빠르게 통과해야 했다. 하

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