해수담수화용 분리막 기술동향 기획특집: 에너지/환경 분리막 기술 ·...

해수담수화용 분리막 기술동향

KIC News, Volume 21, No. 6, 2018 35

1. 서 론1)

급격한 산업화와 기후 변화로 인해, 이용 가능

한 수자원의 고갈이 가속화 되어 왔고, 인구가 증

가함에 따라 수자원에 대한 수요가 지속적으로 증

가하고 있는 추세이다. 이로 인해, 2030년에는 수

자원의 수요량이 2010년 기준 대비 50% 이상 증

가할 것으로 전망하고 있다(Figure 1(a))[1]. 특히,

물부족 문제는 사막과 같은 건조한 지역과 토지가

부족하고 경제활동 인구가 많은 지역에서 가장 심

각하게 나타나고 있고, 인류가 행복한 삶을 유지

하기 위해서는 반드시 해결해야 할 문제이다. 해

수담수화 기술은 미래의 물부족 문제를 해결할 수

있는 지속가능하고 경제적인 방법으로 인식되고

있다. 해수담수화 공정은 크게 증류와 분리막을

이용한 역삼투(reverse osmosis) 공정으로 나눌 수

있고, 공정의 에너지 효율뿐만 아니라 해수의 상

태와 원유 가격 등을 고려하여 선택할 수 있다. 예

†주저자 (E-mail: [email protected])

를 들어, 열을 가하는 전통적인 증류 방법을 이용

한 다단증발법(multi stage flash, MSF)/다중효용

법(multi-effect distillation, MED) 방식은 상대적

으로 낮은 에너지 효율을 나타내지만, 세계 담수

화 플랜트 용량의 28%로 높은 점유율을 차지하는

이유는 중동 및 북 아프리카 지역이 다른 지역보

다 해수의 농도가 높고, 원유 가격이 저렴하여 다

단증발법/다단효용법 방식을 선호하기 때문이다.

반면, 분리막을 이용한 역삼투 공정은 분리막의

성능 및 공정 효율이 지속적으로 발전하여 에너지

효율이 가장 우수한 기술로 진화하였고, 그 결과

현재 세계의 담수화 플랜트 용량의 65% 이상을 차

지하고 있다(Figure 1(b))[2]. 본 원고에서는 수요

가 지속적으로 증가하고 있는 역삼투 공정에서 분

리 효율과 투과 성능을 결정하는 핵심적인 소재인

해수담수화용 분리막의 제조 기술, 기술적 이슈 및

해결 방안에 대한 최신 동향을 살펴보고자 한다.


박 상 희⋅전 성 권⋅이 정 현†

고려대학교 화공생명공학과

Recent Membrane Technology for Seawater Desalination

Sang-Hee Park, Sungkwon Jeon, and Jung-Hyun Lee†

Department of Chemical and Biological Engineering, Korea University

Abstract: 해수담수화용 분리막은 물과 용질(이온)의 투과도와 선택도를 결정하는 선택층과 기계적 안정성을 부여하

는 다공성 지지층으로 구성된 박막 복합체(thin film composite) 형태의 구조를 가진다. 지난 50년 동안 분리막 제조

및 개질 기술들이 발전하면서 분리 성능과 내구성이 꾸준히 향상되어 왔지만, 여전히 해결해야 할 기술적 이슈들이

남아있다. 본 원고에서는 해수담수화용 분리막의 최신 제조 기술을 소개하고, 내오염성, 내염소성 및 붕소 제거와 관

련된 분리막 소재의 핵심적인 문제를 해결할 수 있는 기술들을 살펴보고자 한다. 이런 고찰을 통해서 분리막 기반의

해수담수화 공정에서 에너지 효율을 향상시키고, 공정 유지 비용을 절감할 수 있는 기술의 방향을 제시하고 한다.

Keywords: thin film composite membrane, interfacial polymerization, antifouling, desalination, reverse osmosis

기획특집: 에너지/환경 분리막 기술


36 공업화학 전망, 제21권 제6호, 2018

2. 분리막 제조 기술

박막 복합체(thin film composite) 분리막은 다

른 구조의 분리막 보다 수투과도와 염제거율이 높

고, pH에 대한 안정성이 우수하며, 안정적인 기계

적인 물성을 가지기 때문에 지난 50년 동안 해수

담수화 공정에서 표준 분리막으로 사용되어 왔다

[3]. 박막 복합체 분리막은 Figure 2에 나타낸 것

과 같이, 투과 성능과 염제거율을 결정하는 선택

층(selective layer)과 기계적 안정성을 보강해 주

는 다공성 지지층(support layer)으로 구성된다[3].

일반적으로 박막 복합체 분리막은 물층에 녹아 있

는 방향족 아민(m-phenylenediamine, MPD)과 헥

산과 같은 유기용매층에 녹아 있는 방향족 클로라

이드(trimesoyl chloride, TMC) 간의 계면 중합

(interfacial polymerization) 방법을 통해서 제조된

다. 계면 중합 반응은 혼합되지 않는 두 용매의 계

면에서 물층에 존재하는 MPD가 유기용매층으로

매우 빠르게 확산됨과 동시에 반응이 일어나기 때

문에 반응을 제어하기 어렵고, 방향족 폴리아마이

드(polyamide) 고분자가 성장함에 따라, MPD 단

량체의 확산이 감소되어 반응이 자체적으로 제어

된다는 특징을 갖는다[4]. 최종적으로 “ridge-and-

valley” 형태의 복잡하고 거친 표면 구조를 가지면

서, 밀도가 높고 얇은(두께 = 100~200 nm) 방향

족 폴리아마이드 선택층이 지지층 표면에 형성된

다. 형성된 폴리아마이드 선택층에서 물과 용질의

분리는 용해-확산(solution-diffusion) 메커니즘에

(a)

(b)

*출처 : Desalination, 308, 161-179 (2013), Desalination, 364, 2-16 (2015).

Figure 1. (a) Water demand (2010 and 2030 year) of the world and (b) total plant capacity installed by desalination

technologies.

*출처 : Science, 333, 712-717 (2015).

Figure 2. Preparation of thin film composite membrane via traditional interfacial polymerization of amines and chlorides.



따라 이루어진다. 즉, 선택층의 표면에서 두 물질

간의 용해도 차이와 선택층 내부에서 압력 구배에

따른 확산도의 차이가 투과 속도와 선택도를 결정

하기 때문에, 폴리아마이드 선택층의 밀도, 두께,

표면 거칠기 및 화학적 구조 특성이 분리막의 최

종 분리 성능을 결정한다. 하지만 방향족 폴리아

마이드 선택층의 복잡하고 불규칙한 구조로 인해,

분리막의 구조-물성-성능 간의 관계를 규명하는데

한계가 있다. 또한, 선택층의 불규칙하고 거친 표

면구조로 인해, 막오염이 가중되는 기술적 문제를

발생시킨다. 이와 같은 해수담수화용 분리막 소재

의 한계를 극복하기 위해서는 분자 수준의 선택층

설계를 통해서 체계적으로 분리막의 물리/화학적

특성을 조절하는 것이 요구된다.

최근에 코네티컷 대학교의 McCutcheon 교수

연구팀은 전기분사(electrospray) 기술을 사용하여

얇고 평평한 폴리아마이드 선택층을 지지체 위에

형성시키는 연구를 보고하였다(Figure 3)[5]. 이는

전기분사로 형성된 나노 크기의 단량체 물방울을

지지체 표면에 교차로 증착시켜, 두 단량체(MPD

& TMC) 간의 아마이드 반응을 유도하는 기술로

서, 단량체의 농도와 증착 횟수를 조절하여 폴리

아마이드 선택층의 두께를 체계적으로 조절하고

평평한 표면 구조를 구현하였다. 이 기술을 이용

하여 단량체의 농도를 조절함으로써, 단일 증착시

형성되는 폴리아마이드 선택층의 두께를 4~15

nm로 조절할 수 있고, 증착 횟수를 반복하면 100

nm 이상의 두께를 가지는 선택층을 얻을 수 있다.

또한, 본 연구팀은 ~8 nm 두께의 평평한 고밀

도 폴리아마이드 선택층을 형성시킬 수 있는 듀얼

슬랏코팅(dual slot coating) 기술을 개발하여 학계

에 보고하였다(Figure 4)[6]. 이 기술은 두 개의 단

*출처 : Science, 361, 682-686 (2018).

Figure 3. Preparation of thin film composite membrane via electrospray technique.

*출처 : J. Mater. Chem. A, 5, 6648-6655 (2017).

Figure 4. Preparation of thin film composite membrane via dual slot coating.


38 공업화학 전망, 제21권 제6호, 2018

량체(MPD & TMC) 용액을 동시에 연속적으로

분사하여 지지체 표면에 폴리아마이드 선택층을

손쉽게 형성시킬 수 있고, 반복된 코팅 과정없이

고성능 박막 복합체 분리막의 대면적화가 가능하

다는 장점을 가지고 있다. 균일하고 고밀도의 선

택층을 얻기 위해서는 단량체의 flow rate, slit &

coating gap 그리고 web speed 등을 조절하여, 균

일한 코팅 용액층을 형성시키는 것이 핵심이며,

단량체의 농도에 따라 선택층의 두께를 체계적으

로 조절할 수 있다. 이 기술은 지지체의 종류 및

특성에 상관없이 선택층을 형성시킬 수 있으며,

선택층의 두께를 체계적으로 조절할 수 있기 때문

에, 해수담수화용 분리막의 구조-특성-성능 상관

관계를 규명하는데 활용될 수 있다.

3. 기술적 이슈

3.1. 내오염성

해수담수화용 분리막의 가장 큰 기술적 이슈는,

해수 내 존재하는 각종 오염원에 의한 막오염

(fouling) 현상이다. 다양한 미생물, 단백질과 같은

유기 분자 그리고 탄산 칼슘과 같은 이온성 고체

들이 주요 오염원이며, 이들에 의해 분리막 표면

이 오염될 경우, 최종 처리수질의 악화와 수투과

도 감소로 인한 생산성 저하를 가져오며, 화학 세

정 및 막 교체 주기가 감소하여, 유지관리 비용이

크게 증가한다[7]. 특히, 이러한 막오염은 오염원

과 분리막 간의 물리/화학적 상호작용에 의해 발

생되기 때문에, 분리막 선택층의 화학적 특성(친

수성, 표면 전하) 및 물리적 구조(표면 구조)를 조

절하여 막오염을 제어하는 연구들이 시도되고 있

다(Figure 5)[7].

예를 들어, 대부분의 오염원은 소수성이기 때문

에, 분리막의 친수성을 증가시키면 오염원과 분리

막 표면 간의 인력을 감소시켜 막오염을 저감시킬

수 있다. 분리막 표면의 친수성을 증가시키기 위

해, 친수성 물질을 분리막 표면에 코팅하거나 그라

프팅(grafting)하여 내오염을 향상시키는 연구들이

보고되어 왔다. 최근 서울대 윤제용 교수 연구팀은

친수성 고분자인 폴리도파민(polydopamine)을 자

외선 조사를 통해, 해수담수화용 분리막 표면에

간편하고 빠르게 코팅하는 연구를 진행하였다[8].

자외선을 통해 폴리도파민이 코팅된 분리막은 분

리투과성능을 유지하면서, 표면 친수성이 증가하

여 유기단백질에 대한 내오염성이 크게 향상된 결

과를 보였다. 이 외에도, 폴리에틸렌글리콜(poly-

ethylene glycol), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol)

그리고 양쪽성 이온 분자(zwitterionic molecules)

와 같은 다양한 친수성 소재들이 분리막 표면 개

질에 활용되고 있다.

또한, 폴리아마이드 기반 해수담수화용 분리막

은 표면에 미반응 카복실산(carboxylic acid)이 존

재하기 때문에 표면이 음전하를 띤다. 따라서, 음

전하를 갖는 오염원의 경우, 정전기적 반발력에 의

해 막오염이 쉽게 제어되는 반면, 양전하를 갖는

오염원의 경우, 정전기적 인력에 의해 막오염이 가

속화된다는 단점을 가지고 있다. 따라서, 최근 중

국 톈진대의 Wang 그룹은 양전하를 띠는 고분자

인 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine)을 해수담수

화용 분리막 표면에 그라프팅하여 다양한 pH에서

표면에 양전하를 갖는 분리막을 개발하였다[9]. 그

결과, 양전하를 갖는 오염원을 정전기적 반발력에

의해 효과적으로 제어할 수 있었다. 이처럼 분리

막 표면을 개질하는 방법뿐만 아니라, 분리막 제

*출처 : Water Res., 46, 584-600 (2012).

Figure 5. General strategies for antifouling enhancement of

membranes.



조에 사용되는 단량체의 종류를 변경하여, 분리막

표면 전하를 조절하고 막오염을 제어하려는 연구

들도 활발히 수행되고 있다.

한편, 분리막 표면의 물리적 구조를 조절하여

막오염을 저감시키려는 노력이 이루어지고 있다.

현재 상용화된 해수담수화용 분리막은 표면 조도

가 매우 높고 불규칙적인 표면 구조(ridge-and-val-

ley 구조)를 가지고 있기 때문에, 오염원과의 접촉

면적을 증가시켜 막오염을 가중시킬 수 있다. 해

수담수화용 분리막의 표면 구조를 제어하기 위하

여, 본 연구진은 분리막 제조에 사용되는 단량체

인 MPD와 TMC를 교차반응적층하여 박막을 조

립하는 분자 다층박막 자기조립법(molecular lay-

er-by-layer)을 활용하여 평평한 표면 구조를 갖는

분리막을 구현하였다(Figure 6)[10]. 이러한 분리

막은 표면 조도가 매우 낮기 때문에, 대상 오염원

인 유기물과의 접촉 면적을 감소시켜, 유기물에

대한 내오염성을 크게 향상시킬 수 있었다.

추가적으로, 본 연구진은 분자 다층박막 자기조

립법을 통해 제조된 해수담수화용 분리막 표면에,

이산화티타늄(TiO2) 나노 패턴을 sol-gel 방법을

통해 도입하여, pillar 패턴이 규칙적으로 배열되어

있는 해수담수화용 분리막을 개발하였다(Figure 7)

[11]. TiO2 pillar 패턴 구조를 도입한 분리막은 기

존 분리막에 비해 높은 친수성을 나타내었고, 3차

원 유동 시뮬레이션 결과, 나노 패턴의 돌출된 표

면에서 높은 shear stress를 가지기 때문에, 유기물

과 미생물에 대한 막오염을 저감시키는 효과를 나

타내었다. 이와 같이 분리막 표면의 조도를 낮추

어 오염원 사이에 접촉 면적을 감소시키는 방법

과, 반대로 규칙적인 나노 패턴을 도입하여 shear

stress를 높이는 방법을 통해서, 분리막 표면의 막

오염을 효과적으로 제어할 수 있다.

분리막 선택층의 물리/화학적 구조를 제어하여

막오염을 제어하는 연구 이외에, 항균 특성을 갖

는 다양한 무기 나노 입자들을 조합하여 미생물에

의한 막오염을 제어하는 전략이 보고되어 왔다

[12]. 은(Ag), 구리(Cu), 이산화티타늄, 산화아연

(ZnO) 등의 항균 특성을 지닌 금속 및 금속 산화

물이 적용되어 왔다. 그중에서도, 가장 우수한 항

균성을 나타내는 은 나노 입자를 분리막 표면에

고정시키거나 내부에 도입하는 연구들이 활발하

게 이루어져 왔다. 하지만 은 나노 입자를 분리막

에 도입하는 과정에서 분리막의 성능이 저하되거

나, 나노 입자가 응집되는 문제가 기술적인 한계

*출처 : Adv. Mater., 25, 4778-4782 (2013).

Figure 6. Thin film composite membrane prepared via molecular layer-by-layer (mLbL) technique.

*출처 : ACS Appl. Mater. Interfaces, 8, 31433-31441 (2016).

Figure 7. TiO2-patterned membrane.


40 공업화학 전망, 제21권 제6호, 2018

로 지적되어 왔다. 이러한 문제점들을 극복하기

위해서, 본 연구진은 400 nm 크기의 실리카 입자

표면에 30 nm 크기의 은 나노 입자가 복합화된 새

로운 나노 입자를 분리막 표면에 화학적으로 고정

화하는 기술을 개발하였다(Figure 8(a))[13]. 은 나

노 입자를 상대적으로 큰 실리카 입자에 복합화하

였기 때문에, 입자를 분리막 표면에 균일하게 분

산시킬 수 있었으며, 이로 인해 미생물에 대한 우

수한 항균 특성을 확보할 수 있었다. 또한 본 연구

진은 아크 플라즈마 스퍼터링(arc plasma deposi-

tion) 기술을 활용하여, 균일한 크기의 은 나노 입

자를 분리막 표면에 간단하게 도입하는 기술을 개

발하였다(Figure 8(b))[14]. 분리막 표면과 은 나노

입자의 물리/화학적 상호작용으로 인해, 은 나노

입자를 표면에 강하게 고정화시킬 수 있었으며,

고정화된 입자에 의해 우수한 항균 특성을 부여할

수 있음을 실험적으로 증명하였다.

이처럼 은 나노 입자가 복합화된 해수담수화용

분리막은 우수한 항균 특성을 나타내지만, 지속적

으로 은 이온이 방출됨에 따라 장기적으로 항균

특성이 저하되는 단점을 가지고 있다. 이러한 문

제를 해결하기 위하여, 예일대의 Elimelech 교수

연구팀은 해수담수화용 분리막 표면에서 질산은

(AgNO3)과 수소화붕소나트륨(NaBH4)의 반응을

통해, in-situ로 은 나노 입자를 합성하여 분리막

표면에 도입하는 연구를 수행하였다[15]. 은 나노

입자가 도입된 분리막은 분리 성능 저하 없이 우

수한 항균 특성을 나타내었고, 매우 간편한 방법

으로 은 나노 입자를 분리막 표면에 재충전함으로

써, 장기적으로 항균 특성을 지속시킬 수 있는 하

나의 대안으로 제시하였다. 요약하면, 상기의 내오

염성이 우수한 해수담수화용 분리막은 특정 대상

오염원에 대해서 막오염 제어 특성이 우수하다는

것을 확인할 수 있었다. 하지만 실제 해수담수화

공정에서의 막오염은 각종 미생물, 단백질과 같은

유기 분자, 이온성 고체 등의 다양한 오염원에 의

한 막오염 메커니즘들이 복합화되어 일어난다는

것을 인지하여야 한다. 따라서, 내오염 메커니즘에

대한 올바른 이해를 통해, 통합적으로 막오염을

제어할 수 있는 기술이 개발되어야 한다.

3.2. 내염소성

염소 처리 공정은 해수담수화 공정에서 원수에

포함되어 있는 미생물에 대한 오염을 제어하기 위

해 전처리 공정으로 사용되어 왔다. 특히, 클로라

민, 차아 염소산염, 염소 가스 또는 이산화 염소와

같은 강력한 산화제가 항균제 또는 세척제로 사용

되어 왔다. 분리막이 염소계 산화제에 오랫동안 노

출되게 되면, 방향족 폴리아마이드 선택층의 아마

이드 구조가 파괴되어, 결과적으로 분리막의 성능

이 저하되는 문제점이 발생하게 된다. 따라서 분리

막의 수명을 연장시키고, 공정 유지 비용을 줄이기

위해서는, 염소에 대한 안정성이 우수한 해수담수

화용 분리막 개발이 요구된다. 한 가지 전략으로,

해수담수화용 분리막 선택층의 화학구조를 변형하

려는 연구가 이루어져 왔다. 예를 들어, 1차 아민

보다 2차 아민계 단량체를 계면중합에 사용하거

나, 방향족/지방족 아민 단량체를 혼용하여, 염소

*출처 : J. Membr. Sci., 499, 80-91 (2016), J. Membr. Sci., 513, 226-235 (2016).

Figure 8. Silver nanoparticle-immobilized membranes prepared via (a) gravity deposition and (b) arc plasma deposition.



에 의한 구조파괴를 최소화시키려고 하였으나[16],

분리막의 성능이 낮다는 문제점을 가지고 있다. 또

다른 전략으로, 분리막 표면에 코팅층을 도입하여

선택층의 아마이드 그룹을 보호함으로써, 염소에

대한 내성을 향상시키는 방법이 보고되었다. 코팅

소재로는 폴리비닐알콜, poly(2-dimethylaminoethyl

methacrylate) 그리고 N-isopropylacrylamide-co-

acrylamide 등 친수성 고분자가 주로 사용되었다.

경희대 이용택 교수 연구팀에서는 실란(silane) 단

량체(methyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane 등)

를 폴리아마이드 선택층에 코팅하여, 염소에 대한

내성이 우수한 분리막을 개발하였다[17]. 흥미로

운 것은 25,000 ppm h의 높은 염소 농도에 노출시

켜도, 수투과도가 유지되면서 99% 이상의 높은

염제거율을 나타내었다는 것이다. 최근, 폴리아마

이드 선택층에 카본나노튜브(carbon nanotube), 그

래핀산화물(graphene oxide, GO) 등과 같이 내화

학성이 우수한 나노 소재를 복합화하여 염소에 대

한 내구성을 향상시키는 연구가 보고되었다. 예를

들어, 캐나다 워털루대의 Feng 교수 연구팀에서는

그래핀산화물을 MPD 용액에 분산 시킨 후, 계면

중합을 통해서 폴리아마이드/그래핀산화물 복합

분리막을 제조하였다[18]. 그래핀산화물이 포함된

분리막은 우수한 내염소성을 보였으며, 표면 친수

성이 높아, 수투과도와 내오염성이 우수한 결과를

보였다.

3.3. 붕소 제거

붕소(boron)는 해수에 자연적으로 존재하는 대표

적인 비금속 중에 하나이며, 대부분 붕산(H3BO3)

형태로 존재하고 있다. 붕소는 인체에 과량 노출

시 건강에 심각한 영향을 끼칠 수 있기 때문에, 해

수담수화 공정에서 이를 완벽하게 제거해야 한다.

하지만, 현재 상용화된 폴리아마이드 기반의 해수

담수화용 분리막의 경우, 붕소 제거율이 약 70%

정도로, World Health Organization (WHO)에서

제시하는 먹는 물 기준인 0.5 mg/L 이하의 수질을

만족시키지 못한다[19]. 따라서, 붕소를 효과적으

로 제거할 수 있는 해수담수화용 분리막 개발에

대한 연구가 활발히 진행 중에 있다.

붕소는 해수담수화 공정의 일반적인 pH(pH=8)

조건에서 정전기적으로 중성의 형태로 존재하기

때문에, 수화되지 않아 매우 작은 크기(~1.55 Å)

를 가지며, 일반적으로 알려진 폴리아마이드 분리

막 선택층의 평균 자유 부피 크기(2~3 Å)보다 작

아 낮은 제거율을 나타낸다[20]. 따라서, 더욱 조

밀한 구조의 선택층을 형성하여 붕소 제거율을 높

이려는 연구들이 보고되고 있다. 최근 중국 저장

대 Gao 교수 연구팀은 소수성 고분자인 폴리이소

부틸렌(polyisobutylene)을 계면중합 시 소량 첨가

하여, 조밀한 선택층을 형성하는 연구를 수행하였

다[21]. 유연한 구조의 PIB는 소량 첨가 시, 폴리

아마이드 선택층 내부에 균일하게 침투될 수 있어

고밀도의 선택층을 형성할 수 있다고 보고하였으

며, 이로 인해 약 10% 향상된 붕소 제거율을 나타

냈었다. 한편, 다양한 첨가물을 활용하여 조밀한

선택층을 제조하려는 연구들이 시도되었으나, 이

러한 첨가물들은 폴리아마이드 구조의 자유부피

를 감소시켜 낮은 수투과도를 보인다는 단점을 가

지고 있다.

따라서, 최근에는 붕소를 흡착할 수 있는 기능

기를 해수담수화 분리막 선택층에 도입하여, 흡착

을 통해 붕소 제거율을 향상시키려는 연구들이 시

도되고 있다. 일반적으로 폴리올(polyol) 작용기를

갖는 물질은 킬레이팅(chelating)을 통해 붕소를

흡착할 수 있는 특성을 갖고 있는 것으로 알려져

*출처 : Desalination, 386, 67-76 (2016).

Figure 9. Graphene oxide (GO) embedded thin film

composite membrane.


42 공업화학 전망, 제21권 제6호, 2018

있다. 프랑스 몽펠리에대의 Legrand 교수 연구팀

은 아민기와 폴리올기를 동시에 가지고 있는 다양

한 분자들을 분리막에 고정화 시키는 연구를 수행

하였다. 분자 내의 아민기와 해수담수화 분리막

표면의 미반응 아실 클로라이드기의 공유결합을

통해, 폴리올 작용기가 고정화된 해수담수화 분리

막을 제조하였고, 제조된 분리막이 높은 붕소 제

거율을 가지고 있음을 확인하였다[22]. 또한, 보론

과 킬레이팅이 가능한 술폰산(sulfonate)과 같은

작용기를 분리막 표면에 도입하는 연구도 진행되고

있다. 중국 난징대의 Wang 교수 연구팀은 아민기와

술폰산 작용기가 함께 존재하는 4,4’-(1,2-ethane-

diyldiimino)bis(benzenesulfonicacid)(EDBSE)를

분리막 표면에 도입하여, 킬레이팅 효과와 수소

결합을 유도함으로써, 붕소 제거율을 효과적으로

향상시켰다(Figure 10)[23].

4. 결 론

방향족 폴리아마이드 기반 해수담수화용 분리

막은 투과 분리 성능이 우수하고 pH에 대한 안정

성이 우수하여, 앞으로도 해수담수화용 표준 분리

막으로 사용이 될 것이다. 최근 해수담수화용 분

리막 연구는 새로운 소재들 활용하거나, 코팅 및

표면 개질을 통해 기존 분리막 소재의 분리성능,

내오염성 및 내염소성을 향상시키는데 초점을 두

고 진행되어왔다. 해수담수화 뿐만 아니라, 다양한

수질 환경 조건에서도 담수화가 가능한 요구 사항

을 만족시키기 위해서는, 새로운 고성능, 고내구성

분리막 개발이 지속적으로 이루어져야 한다고 생

각한다. 소재 개발과 더불어 공정 연계 연구를 통

해 해수담수화 시스템의 결과를 통합적으로 도출

하고, 이러한 결과들을 축적하여 빅테이타 베이스

를 구축함으로써, 미래에 다가올 물 부족 문제를

해수담수화 기술을 통해서 유연하게 대처해 나아

가야 한다.

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박 상 희2001~2008 창원대학교 화공시스템공학과

학사

2008~2010 창원대학교 화공시스템공학과

석사

2011~2016 고려대학교 화공생명공학과

박사

2017~현재 고려대학교 화공생명공학과

Post-Doc.

이 정 현1995~1999 고려대학교 화학공학과 학사

2006~2010 Georgia Institute of Technology (조지아공대) 화공생명공학과

박사

2010~2012 National Institute of Standards & Technology (미국표준과학연구원) 박사후 연구원

2012~2014 한국과학기술연구원(KIST) 선임연구원


부교수

전 성 권2012~2016 고려대학교 화공생명공학과

학사


석박통합과정

해수담수화용 분리막 기술동향 기획특집: 에너지/환경 분리막 기술 ·...

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