김동표 교수팀, 유독성 물질 누출 없는 밀봉화학반응 시스템 개발
김동표 교수팀, 유독성 물질 누출 없는 밀봉화학반응 시스템 개발
  • 김기환 기자
  • 승인 2016.04.06 17:55
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유독물질 안전 사용 시스템 개발로 고부가가치 화학물 생산 안전성·효율성 높여
인체에 닿으면 발암 및 사망에 이를 수 있는 위험성이 매우 높은 유독성 화학물질. 이 물질 생산 과정에서 유독성 물질 노출을 완전히 차단시켜 안전성과 효율성을 높인 기술이 국내 연구진에 의해 개발되었다.
한국연구재단(이사장 정민근)은 미래창조과학부 리더연구자지원사업의 지원을 받은 김동표(화공) 교수 연구팀이 모든 액체에 젖지 않는 양쪽 초소수성 특수 분리기를 장착한 밀봉화학 반응시스템을 개발하여 유독물질의 생산부터 분해·배출 등 일련의 전 과정에서 유출가능성을 완전 차단한 안전화학 공정을 수행할 수 있게 되었다고 밝혔다.
최근 대학연구실, 화학공장 및 산업현장에서 고위험 유독성 화학약품 관련 안전사고가 빈번히 발생하여 유독성 물질의 안전성을 높일 수 있는 새로운 방안이 시급하다.
이에 김 교수 연구팀은 어떤 액체에도 젖지 않는 양쪽 초소수성 나노와이어 특수 분리기를 개발하여 고위험 화학물질을 생산하고 분리·정제하여 응용한 다음 잔유물질의 분해 배출까지의 일련의 전 과정을 미세한 파이프 라인을 따라 수행하는 밀봉화학반응 시스템을 개발했다.
휘발성이 높은 유독혼합물을 분리·정제할 때 외부노출이 완전 차단된 일괄공정 방식이 이상적이나, 기존의 분리방식은 노출 위험성이 크다. 가령 발암성 클로로메틸메틸에테르(CMME)는 휘발성이 크기 때문에 취급 시 외부 누출사고 발생 가능성이 높다.
연구팀은 불안정한 기존의 이러한 증류 분리방식으로 인해 생기는 문제점을 극복하기 위해 실리콘 나노와이어의 초소수성을 이용한 특수 분리기를 개발하여 유독성 기체물질을 효과적으로 분리하였다.
그 결과, 원료주입에 의한 유독성 물질의 생산부터, 분리, 응용 및 분해에 이르는 전 과정을 밀봉된 파이프 라인에서 수행함으로써 외부노출 가능성을 완전 차단하였다. 뿐만 아니라 공정과정 내 효율성도 높아지면서 공정시간을 단축했다.
2차 전지용 멤브레인의 성능은 음이온 교환 수지의 클로로메틸화 정도에 의해 크게 좌우되는데 기존 공정에 비해 밀봉화학반응 시스템에서는 공정시간은 1/4 수준으로 단축하고 클로로메틸화 수율은 약 12% 향상시켰다. 또한 각종 의약품 및 천연물 합성 시에도 안전하고 높은 효율을 나타냈다.
김 교수는 “이번 연구는 산업적으로는 유용하지만 생산 및 취급 시 안전사고가 빈번한 맹독성 중간 화학원료를 안전하면서도 높은 효율로 생산할 수 있는 환경친화적 신화학공장 모델 확립 가능성을 보여 주었으며, 산업체에서 연소혼합물 내 휘발성 물질을 분리 응용하는데 있어서도 지속가능형 그린 화학공정 및 시스템으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다”라고 연구의 의의를 설명했다. 또한 “연구에 투입되는 대학원생들이 유독물질을 다룰 때, 좀 더 편안하고 안전한 실험환경을 제공할 수 있게 되어 기쁘다”라고 말했다.

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