[사진1] ENVEX 입구
에어레인
기업분석을 했던 것과 같이 중공사를 이용한 기체 분리 관련 설명을 해주셨다. 중공사 내부에서 혼합된 기체가 투입되면 투과도가 높은 기체(ex. 산소)는 빠르게 관 밖으로 빠져나오고, 상대적으로 투과도가 낮은 기체(ex. 질소)는 중공사 내부에 머물며 모이면서 원하는 기체를 순도 높게 정제할 수 있는 방식이었다. 기체 분리막만을 제작하는 회사이기 때문에 유수분이 포함되어 있는 경우 중공사에 투입되기 전에 전처리를 필요로 한다. 투과도가 낮은 기체가 중공사 내부에서 오래 머물지 않도록 5~25bar 정도의 압력으로 중공사 입구에 새로운 혼합 기체를 계속해서 투입하기 때문에 여과 속도가 지연되지 않는 방식이다. 주로 고농도 질소 추출, 바이오가스로 바이오메탄 생성, 이산화탄소 포집에 활용된다.
[사진2] 에어레인 기체 분리막 공정 프로토타입
시노펙스
주로 액체를 분리하는 분리막을 연구, 개발하는 기업이다. 멤브레인 필터는 크게 외압식과 내압식으로 나뉜다. 외압식은 막(중공사 단면적)을 기준으로 바깥에서 안쪽으로 원하는 유체만 여과하는 방식이며, 내압식은 역으로 안쪽에서 바깥으로 여과하는 방식이다.
유체 여과 방식은 가압식과 침지식으로 분류할 수 있다. 가압식은 모듈을 별도 하우징(케이스)에 넣고 펌프로 원수(여과되지 않은 물)을 밀어넣는 식이다. 침지식은 모듈을 원수조에 담가 여과수(여과된 유체) 쪽에서 흡입하여 빼내는 방식이다(suction).
이러한 방식의 막은 형태가 단일막과 보강막으로 나뉜다. 단일막은 중공사만으로 형성된 기둥 형태이며, 인장강도가 1kgf/mm²으로 상대적으로 약하다. 구조가 단순하지만 여과 성능에 초점을 둔 구조이다. 보강막은 여러 중공사 위아래로 지지체를 연결해 여과수가 이 지지체로 모여 흐를 수 있게 만든 구조이다(사다리를 눕힌 듯한 형태, 사진3의 모듈 형태 참고). 인장강도가 40kgf/mm²으로 상대적으로 강하다. 하지만 구조가 복잡하고 비용이 높다. 각 중공사의 외경과 내경은 각각 1.2mm, 0.7mm이다. Pore size는 단일막의 경우 지름 0.01mm, 보강막의 경우 0.03mm이다.
원수를 여과할 때에는 여과수 이외의 이물질이 막 내외로 남아 붙어있을 수 있다. 이러한 이물질이 남아있는 경우 여과 효율이 저하되거나 막간차압(TMP, transmembrane pressure)이 과도하게 높아질 수 있으므로 세정이 필요하다. 여과하는 과정을 정세여과라고 할 때, 반대 방향으로 밀어주며 세정하는 방식을 역세 여과(backwash)라고 한다. 물리 세정과 화학 세정중 물리 세정의 방식이다. 외압식 여과를 했을 때 역세 여과는 안쪽->바깥이며, 내압식의 경우 그 역이다.
화학 세정의 방식에는 유지 세정과 회복 세정이 있다. 유지 세정은 주 2~3회 정도로, 이물질 막(cake layer)가 심하게 쌓이기 전에 실시한다. 세정 강도와 약품 농도는 낮으며, 예방 차원에서 실시하는 세정이다. 회복 세정은 이미 cake layer가 단단하게 굳어 낮아진 성능을 회복하기 위해 실시하는 방식이다. 세정 강도와 약품 농도가 높으며 세정 주기는 연 3~4회이다.
이러한 멤브레인 필터는 다양한 분야에 적용될 수 있다. 혈액여과(혈액투석), CMP카트리지 필터, MLCC 필터, SYP 카트리지 필터, POU 캡슐 필터, 샤워기 필터, 마스크 필터의 제품을 볼 수 있었다. CMP 필터는 반도체 웨이퍼를 매끄럽게 다듬기 위해 사용되는 슬러리를 일정한 입자로 여과해주는 필터이다. MLCC 필터는 고점도 세라믹 슬러리를 여과하며, SYP 카트리지 필터는 액체 속 오염 입자를 두께 방향으로 포집(depth filtration)하여 제거하는 방식이다. POU 캡슐 필터는 공정액이 노즐로 투입되기 전 미세 오염물을 제거하기 위한 최종 필터이다.
[사진3] 시노펙스 카세트형 침지식 중공사막
[사진4] (왼쪽부터) 시노펙스 CMP Cartridge Filter, MLCC Filter, SYP Cartridge Filter
CUPC(탄소자원화 플랫폼 화합물 연구단)
한국화학연구원, 한국생산기술연구원 등 여러 랩실이 탄소 배출을 줄이기 위한 단체로 보인다. 그중 집중한 것은 친환경 접착제를 만든 성균관대학교 연구 결과이다.
기존에 두 필름을 붙이기 위해 사용한 접착제는 석유 유래 폴리우레탄 접착제이다. 이는 탄소배출을 많이 하기 때문에 그린 폴리머로 폴리우레탄을 중합하여 접착제를 제작하였다. FDCA에서 추출한 폴리올과 다이올을 이용해 폴리우레탄을 중합하였다. 필름이 아닌 접착제만을 그린탄소 방식으로 제작하였기에 탄소 배출량 감소의 정도를 알 필요가 있다. 이렇게 제작된 접착제는 과자와 같은 비닐 포장이나 반도체/배터리에서도 사용되고 있다.
[사진5] CUPC 팜플렛