[구미=뉴시스] 박홍식 기자 = 국립금오공과대학교(금오공대)는 화학소재공학부(소재디자인공학전공) 은종현·설인환 교수 연구팀이 고온에 강한 '실리카 나노섬유 필터' 제조 기술 개발에 성공했다고 4일 밝혔다.

연구팀은 이번 기술이 다양한 산업 현장의 필터 소재로 활용될 수 있을 것으로 내다봤다.

열과 화학물질에 강한 실리카 나노섬유는 제철·발전·소각 시설의 고온이나 화학공정 등 기존 고분자 필터를 쓰기 어려운 환경에서 필요하다.

그러나 실리카 나노섬유를 구성하는 실리카 원료(TEOS)와 고분자(PVP) 성분의 비율을 최적으로 맞추는 것이 난제였다.

연구팀은 TEOS 농도(8~24wt%), PVP 함량, 용액 숙성 시간을 체계적으로 바꿔가며 섬유 형태와 화학 구조의 변화를 분석했다.

그 결과 TEOS 18wt%, PVP 2.4g 조성에서 결함 없이 균일한 나노섬유가 만들어짐을 확인했다.

이렇게 만든 섬유를 300도에서 열처리하자 섬유 형태를 유지하면서 인장강도가 약 0.14 MPa에서 0.30 MPa로 114.3% 향상됐다.

필터 성능 평가에서는 2~4㎛ 크기의 미세입자를 98.6% 걸러냈다.

최적 조성의 나노섬유 매트는 3D 프린터로 제작한 상·하부 금형 사이에 넣고 눌러도 찢어지거나 구멍이 나지 않고 입체 형상으로 성형됐다.

실리카 기반 나노섬유는 원하는 모양으로 가공하기 어려웠던 만큼 다양한 형태의 필터로 만들 수 있는 가능성을 보여준 것이다.
 
이번 연구는 분리막 분야 대표 학술지인 '저널 오브 멤브레인 사이언스(Journal of Membrane Science)'에 게재됐다

논문 제목은 '시스템에서 반응 속도와 사슬 얽힘의 균형을 통한 구조적으로 안정한 전기방사 실리카 나노섬유'다.

이선빈(소재디자인공학과 석사과정) 학생이 제1저자로 참여했으며 설인환·은종현 교수가 공동 교신저자를 맡았다.

이번 연구는 금오공대 앵커사업단의 올해 산학연 공동 기술개발과제의 성과물이다. 대학과 기업, 연구기관이 함께 산업 현장의 수요를 반영해 개발한 기술이다.


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