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[IT뉴스]플라스틱 핵심 원료 에틸렌 선별하는 고효율 분리막

온카뱅크관리자

2026-09-29 12:17:25

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="f2AAveGhdo">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="cbb57f3b9e5f0801acf417b113e4e1832b6a1fa2a62af6b8980a4031777208a9" dmcf-pid="48DDYn5TLL" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="왼쪽부터 이종석 서강대 화공생명공학과 교수, 진유빈 연구원, 홍웅기 연구원, 남기진 연구원. 한국연구재단 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/29/dongascience/20260929121613094kwrn.jpg" data-org-width="564" dmcf-mid="2yaahxyOJa" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/29/dongascience/20260929121613094kwrn.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            왼쪽부터 이종석 서강대 화공생명공학과 교수, 진유빈 연구원, 홍웅기 연구원, 남기진 연구원. 한국연구재단 제공
           </figcaption>
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          <p contents-hash="b57c082a66d754e9b55d77fb482683684343ac5c9aa4feb35ae7a5c8d7fcdd97" dmcf-pid="86wwGL1yen" dmcf-ptype="general">플라스틱의 핵심 원료인 에틸렌을 고효율로 선별하는 분리막 기술이 개발됐다. 분리막 소재의 결정 구조를 일부러 흐트러뜨려 분리 성능을 높이는 아이디어가 핵심이다.</p>
          <p contents-hash="8a9672467098d721f1cfd002fd42e542a272c208e0a20dba219134ec267ec2b3" dmcf-pid="6PrrHotWii" dmcf-ptype="general"> 한국연구재단은 이종석 서강대 화공생명공학과 교수팀이 다공성 소재인 금속-유기 골격체(MOF)를 활용해 에틸렌과 에탄을 효과적으로 분리하는 기술을 개발했다고 29일 밝혔다. 연구결과는 7일(현지시간) 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈'에 공개됐다.</p>
          <p contents-hash="61196f84a233d82b7da301c95e3e7877c62d5ee58aa0614a79d9b0b638c029f8" dmcf-pid="PQmmXgFYJJ" dmcf-ptype="general"> 에틸렌은 플라스틱과 각종 화학제품의 핵심 원료로 생산 과정에서 함께 만들어지는 에탄과 분리해 고순도로 확보하는 과정이 필수적이다. 에틸렌과 에탄의 분자 크기와 물리적 성질이 비슷하다. 에틸렌과 에탄을 분리하려면 반복적인 기화와 응축이 필요해 에너지 소비가 크다는 점이 문제로 지목된다.</p>
          <p contents-hash="4742b24b7cf374d4214ad83634614c2e8fc1eab6f991f3b2a7af1ee2dd7fcc32" dmcf-pid="QxssZa3Gdd" dmcf-ptype="general"> MOF 중 하나인 'ZIF-8' 소재를 분리막에 적용하는 연구가 활발하지만 기체 분자가 접근하면 기공이 넓어져 예상보다 큰 분자가 통과하는 현상 때문에 에틸렌과 에탄을 정밀하게 분리하는 데 한계가 있다.</p>
          <p contents-hash="dd85cb049d8b9eb000ef45a2e725a69333ef509d15dd8fb1eb89263643297c79" dmcf-pid="xMOO5N0Hie" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 ZIF-8의 결정 구조를 의도적으로 흐트러뜨려 문제를 해결했다. ZIF-8을 포름산으로 처리해 금속과 유기 분자 사이의 결합을 일시적으로 끊어 비정질 구조로 만든 뒤 열과 압력을 가해 내부에서 ZIF-8 결정이 다시 자라도록 했다. 비정질 구조는 원자들이 규칙적으로 배열되지 않은 상태를 말한다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="15277e5235882486d897197ed1fd084723bad94f41a5eeb5faf345e0ad114c42" dmcf-pid="yW22n0NdnR" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="결정-비정질 ZIF-8 복합 분리막을 형성하는 과정과 분리막 구조의 광학 촬영 이미지. 하단 스케일 바 길이는 200마이크로미터. 이종석 교수 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/29/dongascience/20260929121614428loky.png" data-org-width="680" dmcf-mid="VLwwGL1yJg" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/29/dongascience/20260929121614428loky.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            결정-비정질 ZIF-8 복합 분리막을 형성하는 과정과 분리막 구조의 광학 촬영 이미지. 하단 스케일 바 길이는 200마이크로미터. 이종석 교수 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="72754386b04d301fd43f46d16fcacb7f03434b37abaa167d9c14c6ea66f291a8" dmcf-pid="WYVVLpjJMM" dmcf-ptype="general">결정 영역은 분자를 선택적으로 통과시키고 비정질 영역은 결정 사이의 불필요한 이동 통로를 막는 역할을 한다. 결정과 비정질 영역이 맞닿는 계면이 ZIF-8의 기공 열림을 억제해 에틸렌은 빠르게 통과시키고 에탄의 이동을 제한하는 효과가 강화됐다. 두 분자의 이동속도 차이를 이용해 효과적으로 분리할 수 있다는 뜻이다.</p>
          <p contents-hash="5ed5c31654b7b6f1260fd480ce4953ca0c8d7c1820ec45d6dc945b9501d9db42" dmcf-pid="YGffoUAiRx" dmcf-ptype="general"> ZIF-8을 만드는 핵심 재료인 2-메틸이미다졸의 첨가량을 조절하면 결정 영역과 비정질 영역의 비율을 정밀하게 조정해 기체 이동 경로까지 설계할 수 있다.</p>
          <p contents-hash="3711e029d2d260a6b6c7cd34dcbb17cf98303a4354d36acaaa4149015ef82fa9" dmcf-pid="GH44gucneQ" dmcf-ptype="general"> 향후 분리막을 더 얇은 박막이나 중공사 형태로 제조하고 실제 공정과 유사한 고압·장시간 혼합가스 조건에서 성능을 검증하면 기존 저온 증류 공정을 보완하는 차세대 석유화학 분리기술로 발전할 것이라는 기대다.</p>
          <p contents-hash="b85fc87761441ba4926cd1250bde1a0c7e78aeb8d1f3caf425fe4ab4dfd8fafe" dmcf-pid="HxssZa3GMP" dmcf-ptype="general"> 이 교수는 "MOF 결정을 최대한 보존해야 한다는 기존 관점에서 벗어나 결정을 한 번 무너뜨리고 다시 형성하는 과정을 분리막 설계에 활용했다"며 "제논(Xe)·크립톤(Kr)처럼 기존 기술로 분리하기 어려운 다른 기체에도 확장될 가능성이 있다"고 말했다.</p>
          <p contents-hash="d1e787f8d72e6b52e9de56bab52088bd1c107e7db1e2c02a38ca0f88adf4744f" dmcf-pid="XMOO5N0HM6" dmcf-ptype="general"> &lt;참고 자료&gt;<br> - doi.org/10.1002/adfm.78193</p>
          <p contents-hash="d9863736a5e82963018585e05126ef27f00986ca6d4cf18101f2cc47ae0b0db6" dmcf-pid="ZRII1jpXM8" dmcf-ptype="general">[이병구 기자 2bottle9@donga.com]</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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