일반기술

기체분리용 이온액 고정화 액막의 제조 방법

*원리 및 구성높은 분리효율을 보이는 기체 분리/회수용 막을 제조함에 있어서 기체와 친화도를 조절할 수 있는 이온액을 상분리법을 이용하여 액상형태로 지지고분자에 미세하고 균일하게 분산시킨 새로운 개념의 액막을 개발하였다. 기존 액막은 분리하고자하는 투과물과 친화도가 큰 물질을 막 재료로 사용함과 동시에 액상을 통해 투과물의 투과가 일어남으로 해서 선택도와 투과도가 높은 장점이 있는 반면 가혹한 공정조건에서 막의 안정성에 문제가 있다는 단점이 있다. 따라서 이와 같은 액막의 단점을 극복하기 위해 여러가지 시도가 있어 왔으나 대부분 제조조건이 가다롭거나 복잡하다는 단점이 있었다. 본 발명에서는 상분리법을 이용하여 액막을 제조하여 액막의 장점을 충분히 살리면서 제조공정을 단순화 시켰을 뿐만 아니라 증기압이 없고 액상 조건 범위가 넓으며 다양한 물성을 보이는 이온액을 고분자 지지체에 미세하고 균일하게 분산시킴으로서 막의 안정성을 크게 향상시켜 액막의 응용성을 한층 높였다.*배경기체 분리용 막 소재는 크게 무기소재와 고분자소재로 구분된다. 고분자소재 막의 경우 여러 가지 고분자 재료가 막 재료로 사용 가능할 뿐만 아니라, 막의 형태를 다양하게 변화시킬 수 있다는 장점이 있어 현재 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 막재료가 다양하지 못하므로 고분자 분리막의 투과 선택 성능을 향상시키기 위해서는 투과성분의 막에 대한 친화도를 높이거나 확산도를 향상시키는 연구가 진행되고 있다.1)특정기체에 대한 친화력이 우수한 이온액, 특히 이산화탄소에 대한 친화력이 우수한 이온액을 사용함으로써 제조된 이산화탄소 분리용 액막은 이산화탄소에 대한 선택도를 높임.2)액상으로 지지고분자에 미세하고 균일한 크기로 분산시켜 이들 도메인을 통해 투과가 일어나도록 함으로써 투과도를 향상시킴.3)기존의 액막과는 달리, 상온에서도 액체이며 증기압이 없는 이온액(ionic liquid)을 사용.4)고정화 시키는 방법이 침적 등의 방식이 아닌 상분리법을 적용함으로서 높은 압력차에 의해서도 안정성을 유지하도록 하여 액막의 안정성 문제를 해결할 수 있음.5)가혹한 공정조건하에서도 막의 안정성을 확보.6)막을 간단한 공정을 거쳐 비교적 쉽게 제조할 수 있게 함으로써 기존의 액막의 단점이었던 취약한 막의 안정성과 복잡한 막 제조공정을 크게 개선. 또한, 본 발명의 방법을 사용하면 이산화탄소 이외의 기체 즉, 산소, 불소계 화합물, 휘발성 유기용제 등을 효과적으로 분리/회수할 수 있는 안정한 액막을 쉽게 제조할 수 있어 액막의 응용범위를 한층 넓힐 수 있는 효과가 있다