분자보다 작은 입자 걸러낼 분리막 소재 개발

윤준보 교수-이대식 연구원

반도체소재를 정수기는 물론이고 인공신장에 들어가는 필터로도 쓸 수 있는 기술이 나왔다. KAIST 전자공학과 윤준보 교수와 한국전자통신연구원(ETRI) 바이오헬스IT융합연구부 바이오메드팀 이대식 책임연구원 공동연구팀은 분자보다 작은 입자를 거를 수 있는 분리막 소재를 개발했다고 30일 밝혔다.

분리막은 가정에서 흔히 쓰는 ‘체’처럼 수 nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m) 구멍으로 액체 기체 속에 있는 각종 물질을 걸러내는 다기능성 소재다.

연구팀은 반도체에 흔히 쓰이는 박막의 구조가 원기둥 모양으로 형성되고, 이 사이에 작은 틈이 생긴다는 것에 주목했다. 이 틈의 크기는 1∼5nm로 미세하기 때문에 아주 작은 입자만 선택적으로 통과시킬 수 있다.

반도체 박막으로 제작한 분리막의 개념도. 미세한 구멍은 나노 크기의 입자만 선택적으로 투과 시킨다.

이번에 개발된 기술은 금속뿐만 아니라 산화물에도 쓸 수 있고 구멍 크기도 1∼10nm로 조절할 수 있어 활용 분야가 다양하다. 구멍이 작기 때문에 선택적 투과력이 좋고, 박막 두께가 얇아 투과 속도도 기존보다 100배 이상 빠르다는 장점이 있다. 이대식 책임연구원은 “지금까지는 nm 크기의 구멍을 만드는 추가 공정 때문에 복잡하고 비용이 많이 들었지만 반도체 산업 공정에서 나온 박막은 자연적으로 미세한 틈이 만들어지므로 간단하고 싸게 분리막을 만들 수 있다”고 설명했다.

윤준보 교수도 “반도체 산업에서 쓰는 금속 전극이 일정 크기의 나노 입자만 투과시킨다는 것을 처음으로 규명해 분리막 원천 제조기술을 확보했다는 데 의미가 있다”고 말했다. 이번 연구 결과는 ‘어드밴스트 머티리얼스’ 22일자 표지논문으로 실렸다.

박태진 동아사이언스 기자 tmt1984@donga.com