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[IT뉴스]온실가스를 반도체 원료로…41년 분리막 연구의 결실

온카뱅크관리자

2026-10-30 14:27:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">김정훈 화학연 연구위원, 한국공업화학상 수상강연<br>고순도 특수가스·수소 회수 실증…산업화 성과 소개</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="zRgiZve4jK">
          <p contents-hash="6f01300070fd57857717dd5687e760e698e0cab8aefeb99c2b0e1bfbec3b720c" dmcf-pid="qean5Td8kb" dmcf-ptype="general">온실가스를 반도체용 고순도 원료로 바꾸고, 철강공장에서 발생하는 부생가스에서 연료전지용 수소를 뽑아낸다. 버려지던 물질에서 새로운 가치를 찾아내는 '분리막' 기술의 힘이다. 1984년 해수담수화막 연구로 출발해 41년간 한 분야를 파고든 과학자의 연구가 산업현장에서 다양한 성과로 이어지고 있다.</p>
          <div contents-hash="b72611eaa9d5c4e4e604b6a2751df9a82609ee42bdb51942513cff23ecb3d161" dmcf-pid="BdNL1yJ6AB" dmcf-ptype="general">
           <p>김정훈 한국화학연구원 수소공정연구센터 연구위원은 30일 부산 벡스코에서 열린 '한국공업화학회 2026년도 추계학술대회'에서 이 같은 연구성과를 소개했다. 김 연구위원은 2025년도 한국공업화학상 수상자로, 수상자가 이듬해 학술대회에서 강연하는 학회 관례에 따라 이날 '탄소중립과 자원순환을 위한 분리막 소재 및 분리공정 혁신'을 주제로 발표했다.</p>
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="6fb997876ca7afe8e290433b198ff8eb03dea30a05f416011a54bf8cb937a018" dmcf-pid="bJjotWiPoq" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="김정훈 한국화학연구원 수소공정연구센터 연구위원이 30일 부산 벡스코에서 열린 '한국공업화학회 2026년도 추계학술대회'에서 '탄소중립과 자원순환을 위한 분리막 소재 및 분리공정 혁신'을 주제로 발표하고 있다. 한국공업화학회 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/30/akn/20261030142109977xfkt.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="uv82Ocb0N2" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/30/akn/20261030142109977xfkt.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            김정훈 한국화학연구원 수소공정연구센터 연구위원이 30일 부산 벡스코에서 열린 '한국공업화학회 2026년도 추계학술대회'에서 '탄소중립과 자원순환을 위한 분리막 소재 및 분리공정 혁신'을 주제로 발표하고 있다. 한국공업화학회 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="1b458f6346925cf52339f3efcb1fbba4fb8b3cff20699096cc9ddaa6fad82864" dmcf-pid="KiAgFYnQNz" dmcf-ptype="general">분리막은 물질마다 분자 크기와 화학적 성질이 다른 점을 이용해 특정 성분을 선택적으로 통과시키는 소재다. 정수기에서 불순물을 걸러내는 필터부터 온실가스 포집, 수소 정제, 반도체용 특수가스 생산까지 활용된다. 다만 실험실에서 분리 성능이 뛰어난 소재를 개발하더라도 실제 산업현장에서 사용하려면 대량생산과 공정 설계, 장기간 운전 등 여러 단계를 거쳐야 한다.</p>
          <p contents-hash="79e76c68b46492532e367ecda005c3815872a1ff89d8e507374c903f6beb14cc" dmcf-pid="9nca3GLxj7" dmcf-ptype="general">김 연구위원의 대표적인 성과는 산업현장에서 버려지는 가스를 고부가가치 자원으로 전환하는 기술이다. 나일론 원료인 아디픽산 생산공정에서는 온실가스인 아산화질소(N₂O)가 발생한다. 기존에는 이를 고온에서 분해해 처리했지만, 김 연구위원은 분리막과 저온 정제 기술을 결합해 반도체용 고순도 아산화질소를 회수하는 공정을 개발했다.</p>
          <p contents-hash="a6818a26314e602a5223ad3347b0ed4168daee027c2e176621fc9925c2f98724" dmcf-pid="2LkN0HoMAu" dmcf-ptype="general">아산화질소는 지구온난화를 일으키는 온실가스이면서 반도체와 디스플레이 제조공정에서 산화제로 사용되는 산업용 가스다. 아디픽산 생산 과정에서 발생하는 혼합가스의 아산화질소를 분리막으로 농축한 뒤 저온액화·증류공정으로 불순물을 제거하는 방식이다. 실증 결과 순도 99.999%의 아산화질소를 확보했다. 기존에 별도 공정으로 제조하던 고순도 산업용 가스를 화학공장의 부생가스에서 회수할 수 있다는 가능성을 확인한 것이다.</p>
          <p contents-hash="f2cd0fb3aeb6e72a2c9485736648cf56a11c0e8e2e4a617c61549530b80bf596" dmcf-pid="VoEjpXgRkU" dmcf-ptype="general">철강공장에서 발생하는 부생가스를 활용한 수소 정제 연구도 포스코 포항 현장 실증으로 이어졌다. 분리막과 압력변동흡착(PSA) 기술을 결합해 수소 농도를 높인 뒤 남은 불순물을 제거하는 방식이다. 현장 실증에서는 연료전지에 사용할 수 있는 순도 99.995% 이상의 고순도 수소 생산 성능을 확인했다.</p>
          <p contents-hash="0ec6c958a739862e4ed65f1359c5fc3f16d492ef56234a231e683edbdbc7a028" dmcf-pid="fgDAUZaegp" dmcf-ptype="general"><strong><strong><strong>분리막 성능 넘어 산업현장 경제성 확보가 관건</strong></strong></strong></p>
          <p contents-hash="95be14d7338a08b92d6ab292411e4aa840caa04e321a65536e9cbde6fa7c97d8" dmcf-pid="4awcu5NdA0" dmcf-ptype="general">분리막 기술의 산업화 성과는 수처리 분야에서도 나타났다. 김 연구위원은 1989년부터 1995년까지 폴리설폰(PSf) 소재를 이용한 중공사막 제조기술을 연구했다. 중공사막은 속이 빈 가느다란 실 모양의 막으로, 좁은 공간에 넓은 여과 면적을 확보할 수 있다.</p>
          <p contents-hash="b5bb65b20daadcdf23b4292834acd80c545dc88909eb0b23761e66fe7a5848b0" dmcf-pid="8Nrk71jJj3" dmcf-ptype="general">1990년에는 내·외압식 정밀여과(MF)·한외여과(UF) 중공사막 연속 제조설비를 구축했다. 이후 관련 기술은 기업에 이전돼 정수기 필터로 상용화됐고, 효성이 '듀라인' 정수기 필터를 제작·판매해 누적 매출 700억원 이상을 기록했다.</p>
          <div contents-hash="2b3255d59c53ad66260475ab4137d65bc0d723d4e06adca23d6fae8b2f1380a1" dmcf-pid="6ZUFgR5TkF" dmcf-ptype="general">
           <p>음식물 쓰레기와 가축분뇨 등에서 발생하는 바이오가스를 에너지원으로 전환하는 기술도 개발했다. 바이오가스에는 메탄과 이산화탄소가 섞여 있는데, 이산화탄소를 제거해 메탄 농도를 높이면 차량연료나 도시가스 등으로 활용할 수 있다.</p>
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="d7842750329a0a472678bf561074af1b47159777c79ee8c99ec9cd6116baabbe" dmcf-pid="P5u3ae1ykt" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="김정훈 한국화학연구원 수소공정연구센터 연구위원이 30일 부산 벡스코에서 열린 '한국공업화학회 2026년도 추계학술대회'에서 '탄소중립과 자원순환을 위한 분리막 소재 및 분리공정 혁신'을 주제로 발표하고 있다. 한국공업화학회 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/30/akn/20261030142111192xhmk.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="7mlO2urNk9" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/30/akn/20261030142111192xhmk.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            김정훈 한국화학연구원 수소공정연구센터 연구위원이 30일 부산 벡스코에서 열린 '한국공업화학회 2026년도 추계학술대회'에서 '탄소중립과 자원순환을 위한 분리막 소재 및 분리공정 혁신'을 주제로 발표하고 있다. 한국공업화학회 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="a584c1d590bb58fb771c46e423ed32c78bb600008a7f01844aaaf40ac6da94d1" dmcf-pid="Q170NdtWA1" dmcf-ptype="general">김 연구위원이 참여한 바이오가스 정제 연구는 경기 파주 현장 실증으로 이어졌다. 시간당 100㎥ 규모의 실증설비에서 메탄 순도 98.67%를 확인했으며, 공인 검증에서는 메탄 순도 97% 이상, 회수율 92% 이상의 성능을 확보했다. 관련 기술은 환경신기술 인증과 검증을 받았다.</p>
          <p contents-hash="80995f0a3aaaadddedad1e28f2dd810dbdcb976f23fff37fc0c444f1a68f5dc1" dmcf-pid="xtzpjJFYg5" dmcf-ptype="general">그러나 모든 기술이 경제성을 확보한 것은 아니다. 김 연구위원은 이산화탄소 포집용 분리막을 개발해 실제 액화천연가스(LNG) 연소배가스에서 이산화탄소 농도를 11.2%에서 99.2%까지 높이는 실증에 성공했다. 하지만 당시 경제성 평가에서는 기존 아민 흡수법보다 분리막 방식의 처리 비용이 다소 높게 나타났다.</p>
          <p contents-hash="c96e4202b64f5824925bb599e821bcc52c092fb777377bd6eca9758b8a4b047d" dmcf-pid="yoEjpXgRgZ" dmcf-ptype="general">실험실에서 목표한 분리 성능을 확보하더라도 기존 기술보다 비용이 높으면 산업현장에 적용하기 어렵다는 의미다. 해당 평가는 2006년 당시의 설계와 가격이 기준이 된 것으로, 현재의 기술 경쟁력을 판단하려면 분리막 가격과 에너지 비용 등을 반영한 재평가가 필요하다.</p>
          <p contents-hash="55a93a4981122c32447b7db6187366205578a5ded880282f1a3c6a688051323a" dmcf-pid="WgDAUZaeAX" dmcf-ptype="general">김 연구위원은 분리막 소재의 성능뿐 아니라 실제 원료를 사용한 분리 효율과 장기간 운전 안정성, 공정 전체의 경제성을 함께 검증해야 한다는 점도 강조했다.</p>
          <p contents-hash="803632b7834a97584cdbfeb261757fc966087c3b7bc82e25513250f9cb683af3" dmcf-pid="Yawcu5NdgH" dmcf-ptype="general">향후 연구 분야로는 반도체 공정에서 사용하는 헬륨·네온 등 희귀가스의 회수·정제, 이차전지 핵심 금속인 리튬·코발트의 선택적 분리, 저에너지 담수화 기술 등을 제시했다.</p>
          <p contents-hash="4f122638e1fa4d4bc4de373f7f38e30eea7a1c7bac72b853b0830061cd60ff12" dmcf-pid="GNrk71jJaG" dmcf-ptype="general">김 연구위원은 "내가 만든 분리막과 분리공정이 실제 현장에서 쓰일 수 있을까"라는 질문을 품고 연구를 이어왔다며 "앞으로도 자원회수 및 탄소중립에 새로운 가치를 더하는 연구를 이어가겠다"고 말했다.</p>
          <p contents-hash="e0e5b2dcac72783763b52ee6e7c6b7a37c72d39d913e60e3390bdf5e0f643ca3" dmcf-pid="HjmEztAiAY" dmcf-ptype="general">부산=김종화 기자 justin@asiae.co.kr</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 아시아경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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