투과성능에서 지지층의 역할을 개량적으로 분석하기 위한 Polyamide-양극산화 알루미늄 옥사이드 정삼투막의 활용

Abstract

정삼투 공정은 기존의 수 처리 기술들에 비해 낮은 에너지 소모율을 보이기 때문에 차세대 수 처리 기술로 주목 받고 있다. 그러나 정삼투 공정에 사용되는 정삼투막의 개발은 막 내부 농도 분극 현상에 의해 투과수량 확보가 어려운 상황이다. 막 내부 농도 분극 현상의 원인이 되는 정삼투막 지지층의 염 확산에 대한 저항은 지지층의 구조적 특성에 영향을 받는다. 일반적으로 얇은 두께, 높은 공극률, 그리고 기공의 모양이 직선에 가까울수록 낮은 저항을 갖는 이상적인 지지층이 된다고 여겨진다. 본 연구에서는, 이러한 조건에 부합하는 양극산화 알루미늄 옥사이드를 최초로 지지층으로 적용하는데 성공하였다. 제조 방법으로는 이미 잘 형성된 polyamide 선택층을 상업용 정삼투막으로부터 옮겨오는 방법 (Thin film transfer process)을 사용하였다. 또한 선택층과 지지층 계면의 접착력을 향상시키기 위해 지지층을 polydopamine으로 코팅하였다. 그 결과, 크게 향상된 투과수량을 보였고 이는 지지층의 저항이 낮아졌기 때문에 막 내 농도 분극 현상이 완화되었기 때문이라 볼 수 있다. 비록 소재와 방법의 실용적 가치는 제한적이지만, 기존 고분자 지지층에 비해 양극 산화 알루미늄 옥사이드의 두께나 공극률을 조절 할 수 있어 앞으로, 지지층 구조와 정삼투막 성능간의 관계를 보다 개량적인 측면에서 볼 수 있는 새로운 길이 열릴 것으로 기대 된다.