가솔린, 플라스틱, 섬유 등 수많은 일상 소재들의 원재료를 저에너지 및 저탄소 공정으로 생산하는 것은 석유화학 회사들의 초미의 관심사라고 할 수 있다. 특히 우리나라는 원유를 해외에서 수입하고 이를 분리 및 정제 하여 다양한 고부가 가치를 창출하는데 여러 집약된 기술에 의존하고 있다. 이와 같은 석유화학 원재료들이 복합적으로 섞여있는 혼합물로부터 비슷한 종류의 성분을 분리하는 공정에 전 세계적으로 막대한 양의 열에너지가 소비 된다. 본 발표에서는 석유화학 에너지 비용을 낮출 수 있는 멤브레인 기반 상온 액상 탄화수소 역삼투 분리 공정에 대해 소개하고자 한다. 특히 탄소 분자체 기반 분리막의 제조와 이의 응용에 대한 내용을 다루고자 한다.

(주)효성은 지난 20여 년 동안 분리막 소재 및 제막 기술에 대한 연구를 진행 해오고 있으며, 독자적인 기술로 PVDF 소재의 평막, 침지형 및 가압형 MF/UF 중공사막 및 모듈을 개발하여 상용화하였고 이를 실제현장에 적용하여 저비용 고성능 고효율의 모듈운전 결과를 확인하였다. 최근에는 차세대 분리막으로써 Acetylated MeCellouse (AMC)와 PolyOlefinKetone (POK) 소재를 사용한 수처리용 분리막을 연구하여 고투수성, 내오염성이 우수한 새로운 분리막을 개발 중에 있다.

분리막 수처리 공정에서는 완결성 테스트를 통해 막 손상을 감지하고, 수작업으로 손상부분을 찾아내어 해당 부분을 보수하는 방식이 사용된다. 이러한 방법으로 보수하는데 많은 시간과 전문 인력이 필요하므로 이에 대한 개선이 필요 한 시점이다. 당사에서는 산업통상자원부/한국산업기술진흥원의 지원을 받아 예일대학교와 국제공동연구를 통해 차세대 분리막 복원기술을 개발하였다. 본 기술은 분리막의 손상된 부위에 Healing agent를 침적시키고, Cross-linker를 주입하여 손상된 부분에 큰 고분자를 형성시켜 보수하는 기술이다. 현재 Lab 테스트를 통해 효과 를 확인하였고, 실규모 막모듈을 이용하여 검증평가를 진행한 후 상용화를 준비 할 예정이다.

Membrane-based separations provide significant advantages over the conventional thermally-driven separation process such as distillation since they require small footprints as well as less energy.1[] Polymeric membranes, most widely used for a variety of industrial gas separations, suffer from the limitation of separation performance, so-called the upper-bound limit due to their inherent drawbacks.2[] This presentation will introduce advanced membranes including mixed matrix membranes and ladder-structured polysilsesquioxanes, recently developed in our group to overcome the current limit of the separation performance of polymeric membranes.