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KAIST, 상온 원유 분리막 개발로 정유 공정 혁신
뉴스보이
2026.06.25. 00:00
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KAIST, 100년 정유 공정 뒤집을 차세대 분리막 기술 개발
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KAIST 고동연 교수 연구팀이 상온에서 원유를 정밀하게 걸러내는 차세대 고분자 분리막을 세계 최초로 개발함
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이 기술은 원유를 350도 이상 끓이는 기존 증류 공정을 대체하여 에너지 소비와 온실가스 배출을 획기적으로 줄일 수 있음
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값싼 다공성 고분자(PAN) 막에 원유가 통과하며 스스로 2nm 이하의 미세 통로를 형성하는 원리를 활용함
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기존 최고 수준 분리막보다 23배 빠른 분리 속도와 28일간의 안정성을 입증했으며, 네이처지에 게재됨
5
기존 정유 공장에 추가 설비 없이 적용 가능하며, 에너지 31.6%, 이산화탄소 37.6%, 운영비 36% 절감 효과를 기대함
100년 넘게 이어진 정유 공정, 왜 바뀌어야 할까요?
기존 정유 공정의 한계는 무엇인가요?
분리막 기술이 주목받은 배경은 무엇인가요?
KAIST 연구팀의 역발상은 무엇인가요?
기존 정유 공정의 한계는 무엇인가요?
•
전 세계 정유 공장은 100년 이상 원유를 350도 이상의 고온으로 끓여 나프타, 휘발유, 등유, 디젤 등을 분리하는 증류 공정에 의존해 왔습니다. 이 과정에서 막대한 에너지와 냉각수를 소비하며, 연간 1100TWh(테라와트시) 이상의 전력을 소모하는 것으로 알려져 있습니다.
•
이는 1GW급 대형 원자력 발전소 약 130기가 1년 내내 쉬지 않고 생산해야 하는 엄청난 전력량에 해당합니다. 또한, 이 과정에서 매년 1억 6천만 톤이 넘는 이산화탄소가 배출되어 탄소중립 실현에 큰 걸림돌이 되어 왔습니다.
분리막 기술이 주목받은 배경은 무엇인가요?
•
학계에서는 바닷물에서 소금을 분리하여 식수를 만드는 역삼투 분리막처럼, 정유 공정에도 분리막을 도입하여 에너지 소비와 탄소 배출 부담을 줄이려는 시도가 꾸준히 있었습니다. 이는 기존 증류 공정의 대안으로 주목받는 기술이었습니다.
•
하지만 원유처럼 수천 가지 물질이 섞인 복잡한 액체를 분자 단위로 정밀하게 거르는 필터를 대량 생산하는 것은 기술적 한계에 부딪혔습니다. 또한, 분리막 표면에 고가의 선택층을 코팅해야 하는 문제로 비용 상승 및 결함 발생의 어려움이 있었습니다.
KAIST 연구팀의 역발상은 무엇인가요?
•
고동연 교수팀은 기존 분리막 연구의 고정관념을 완전히 뒤집었습니다. 비싼 기능성 코팅층을 아예 걷어내고, 그동안 단순한 받침대로만 여겨졌던 값싼 다공성 고분자(PAN) 막만으로 원유를 정밀하게 걸러내는 데 성공했습니다.
•
연구팀은 원유가 분리막을 통과할 때 무거운 찌꺼기 성분들이 필터 구멍 벽면에 자발적으로 들러붙어 머리카락 굵기의 5만분의 1 크기인 2nm 이하의 초미세 통로를 스스로 형성하는 원리를 발견했습니다. 이는 오염 현상을 역으로 활용한 혁신적인 접근 방식입니다.
기존 정유 공정의 한계는 무엇인가요?
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전 세계 정유 공장은 100년 이상 원유를 350도 이상의 고온으로 끓여 나프타, 휘발유, 등유, 디젤 등을 분리하는 증류 공정에 의존해 왔습니다. 이 과정에서 막대한 에너지와 냉각수를 소비하며, 연간 1100TWh(테라와트시) 이상의 전력을 소모하는 것으로 알려져 있습니다.
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이는 1GW급 대형 원자력 발전소 약 130기가 1년 내내 쉬지 않고 생산해야 하는 엄청난 전력량에 해당합니다. 또한, 이 과정에서 매년 1억 6천만 톤이 넘는 이산화탄소가 배출되어 탄소중립 실현에 큰 걸림돌이 되어 왔습니다.
분리막 기술이 주목받은 배경은 무엇인가요?
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학계에서는 바닷물에서 소금을 분리하여 식수를 만드는 역삼투 분리막처럼, 정유 공정에도 분리막을 도입하여 에너지 소비와 탄소 배출 부담을 줄이려는 시도가 꾸준히 있었습니다. 이는 기존 증류 공정의 대안으로 주목받는 기술이었습니다.
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하지만 원유처럼 수천 가지 물질이 섞인 복잡한 액체를 분자 단위로 정밀하게 거르는 필터를 대량 생산하는 것은 기술적 한계에 부딪혔습니다. 또한, 분리막 표면에 고가의 선택층을 코팅해야 하는 문제로 비용 상승 및 결함 발생의 어려움이 있었습니다.
KAIST 연구팀의 역발상은 무엇인가요?
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고동연 교수팀은 기존 분리막 연구의 고정관념을 완전히 뒤집었습니다. 비싼 기능성 코팅층을 아예 걷어내고, 그동안 단순한 받침대로만 여겨졌던 값싼 다공성 고분자(PAN) 막만으로 원유를 정밀하게 걸러내는 데 성공했습니다.
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연구팀은 원유가 분리막을 통과할 때 무거운 찌꺼기 성분들이 필터 구멍 벽면에 자발적으로 들러붙어 머리카락 굵기의 5만분의 1 크기인 2nm 이하의 초미세 통로를 스스로 형성하는 원리를 발견했습니다. 이는 오염 현상을 역으로 활용한 혁신적인 접근 방식입니다.
#KAIST
#고동연
#상온 원유 분리막
#정유 공정
#네이처
이 콘텐츠는 뉴스보이의 AI 저널리즘 엔진으로 생성 되었으며, 중립성과 사실성을 준수합니다. AI가 작성한 초안을 바탕으로 뉴스보이 에디터들이 최종검수하였습니다. (오류신고 : support@curved-road.com)
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