<사진. 소수 친유성 스폰지와 자체흡수식 펌프가 결합하여 수면 유막을 수집
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

수면의 얇은 오일 유막을 연속적으로 수집가능한 기술

최근 중국과학기술대학교 합비(Hefei city)마이크로규모 물질과학 국가실험실, 화학과 재료과학학원 Shu-hong Yu 교수가 이끌고 있는 과제팀과 중국과학기술대학교 공정과학학원 Hang Ding 교수가 이끌고 있는 연구팀은 협력하여 수면의 유막(oil slick)을 청정화하여 회수하는 장치의 디자인 및 응용 면에서 새로운 성과를 얻었다. 연구성과는 <<독일응용화학>> 저널에 발표되었고 또한 이 저널에서 "Hot Paper"로 선정되었다.

중국과학기술대학교 재료과학학원 2013급 석박사연구생 Jin Ge 등은 지도교수의 지도에 따라 소수성 나노 실리카(silica)를 처리한 소수 친유성(hydrophobic lipophilic) 스펀지를 자체흡수식펌프(self-priming pump)와 상호결합한 새로운 아이디어를 혁신적으로 제안하였으며 일종의 새로운 유막수집 설비를 성공적으로 디자인하여 수면에서 연속적인 고효율적인 수면의 유막을 수집할 수 있다.

연구결과에 의하면, 이 유막설비의 핵심적인 부분은 소수 친유성 스펀지로서, 그 독특한 상호 연결된 큰 공극구조는 오일이 스펀지 내부에서 빠른 속도로 유동할 수 있을 뿐만 아니라 또한 물의 침수를 방지한다. Hang Ding 교수의 연구팀은 유체역학 이론모델을 이용하여 이 유막 수집설비의 작동 메커니즘을 증명하였다. 즉, 이 스펀지는 자체흡수식펌프의 작용에 의해 오일/공기와 오일/수면의 모세관 압력을 자체흡수식펌프가 생성하는 저압(subatmospheric pressure) 변화에 따라 자가조정하여 오일-공기와 오일-수면으로 하여금 보호막처럼 물과 공기가 스펀지 내부에 들어가는 것을 방지한다. 수면의 유막은 스폰지 내부 저압의 작용이 있어야만 스펀지에 흘러들어 또한 분리된다. 더욱 흥미로운 것은 수면에 유막이 없을 때, 공기가 스펀지 내부에 흘러들었다가 빠져나가고 유막이 있을 때 스펀지는 유막이 없어질 때까지 유막을 계속 흡수한다.

과제팀에서 제안한 소수 친유성 재료는 자체흡수식펌프를 결합시킨 디자인 방안과 같이 소수 친유성 재료의 사용량을 대폭 감소시켜 유막의 회수작업을 생략하였으며 이로 인해 유막 청정과 회수의 난이도와 원가를 감소시켰다. 향후 실제 사용에서 이 유형의 유막 수집설비는 더 한층 통합되어 하나의 유막 수집망을 얻을 수 있으며 유막 수집선은 이 유막 수집망을 끌고 고기를 잡는 것처럼 수면의 유막을 무제한적으로 유막을 흡수할 수 있다. 이외에, 이 재료는 접을 수 있어 유조선과 해상 시추대의 응급조치로서 원유 누출사고를 빠른 속도로 처리할 수 있다.

위의 연구성과는 이미 중국특허를 신청하였고 이 연구는 중국 국가중대과학 연구계획, 중국과학원 중점배치프로젝트, 중국 국가자연과학기금 등 프로젝트의 지원을 받았다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr