화섬정보 5.14

Toray Industries는 이중(Dual) 이산화탄소(CO2) 분리막에 이중 탄소구조를 적용하여 혁신을 창조했다고 발표함. 동 이산화탄소 분리막은 다공성 중공 탄소섬유로 된 지지체와 표면은 얇은 탄소 막 분리층으로 이루어져 있음

동 이산화탄소 분리막은 탁월한 이산화탄소 분리 기능과 높은 내구성을 가짐. 또한 설비의 크기를 보다 줄이는데 있어서 기존의 무기(Inorganic) 분리막 보다 적합함. Toray는 동 분리막을 사회 기반시설에 적용할 수 있도록 연구개발을 강화할 계획임.

이산화탄소 분리기술은 이산화탄소를 사용하여 순환 탄소경제를 실현하는 데 필수적이며, 일반적으로 흡수 및 흡착 기반의 설비를 이용함. 그러나 문제는 동 기술이 너무 많은 에너지를 소비한다는 것임. 이에 따라 전 세계적으로 에너지 효율이 높은 막 분리 기술에 대한 연구가 촉진되었음

1나노미터 이하의 기공이 있는 분리충은 얇아 가스 투과성은 좋지만, 압력저항이 낮아 지지층과 결합이 필요함. 일반 무기 지지체 층(Inorganic support layers)은 딱딱하고 부러지기 쉬우며, 직경을 줄일 수 없어 고밀도 모듈 패킹과 소형화를 막을 수 있음

2019년 Toray는 연속적인 기공 구조의 다공성 탄소섬유를 개발한 바 있음. 동 섬유는 중공섬유를 만들어 우수한 가스 투과성과 내화학성 및 내열성을 제공하는 가스 분리막용 지지체 층을 제공 할 수 있음. 동사의 신규 이산화탄소 분리막은 지지층으로 직경이 300 마이크로 미터 미만인 얇은 다공성 중공 탄소섬유를 사용함. 표면은 마이크로 미터 두께의 균일한 탄소 필름 분리층으로 되어 있음

지지층과 분리층이 독립적인 신규 이산화탄소 분리막은 우수한 이산화탄소 분리기능과 내구성을 가짐. 또한, 동 멤브레인은 유연성이 있고, 매우 얇아 일반 섬유와 같이 연속 생산이 가능하고, 고밀도 패킹으로 인해 모듈 소형화가 가능함. 이산화탄소 투과성은 부피가 같은 기존의 무기 이산화탄소 분리막 모듈에 비해 5배 더 높음

Toray Industries의 신규 분리막의 주된 용도는 천연가스 및 바이오가스 정제임. 또한, 수소 생산 및 정화, 배기가스 이산화탄소 분리 및 기타 가스 분리 응용 분야에 사용될 수 있을 것으로 보임

이처럼 Toray는 자사의 Toray Group Sustainability Vision과 Toray Vision 2030에 따라 혁신적인 기술과 첨단소재를 활용하여 전 세계 온실가스 배출 및 흡수의 균형을 이룰 수 있도록 노력하고 있음

 <이산화탄소 분리막 구조>