명지대학교(총장 유병진) 신소재공학과 윤태광 교수팀이 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 전자재료연구센터 장지수 박사팀과의 공동연구를 통해 물을 정화하는 동시에 전기를 발생시키는 신개념 멤브레인을 개발했다.

명지대-KIST 공동연구팀은 기존에 수질 정화 필터 멤브레인으로 활용되는 ‘필터 멤브레인’과 전기가 통하는 ‘전도성 고분자’의 결합을 활용했다. 이들이 개발한 신개념 멤브레인은 구조의 하부는 물을 정화하는 다공성 필터 멤브레인으로, 구조의 상부는 전기가 통하는 전도성 고분자로 구성된 ‘샌드위치 구조’를 띠고 있다. 또한, 연구팀은 멤브레인에 폐수가 닿게 되었을 때 물의 수직 방향의 흐름과 수평 방향의 흐름을 조절하여 수질을 정화하면서도 동시에 전기를 발생시키는 현상을 활용했다. 이를 통해 폐수를 정화하는 데 필요한 소비에너지를 줄이는 한편 전기 에너지를 지속적으로 발생시킬 수 있는 효과를 얻었다.

해당 멤브레인은 고가의 장비를 이용하지 않고 단순한 용액 프린팅 공정을 통해 크기 제한 없이 개발할 수 있어 상용화와 응용 가능성 측면에서도 주목받고 있다. 작동원리 또한 단순하기에 폐수를 발생시키는 공장에 직접 적용하면 폐수정화와 더불어 전기 에너지를 생산하는 기능성 멤브레인으로 활용될 것이라 기대된다.

한편, 이번 공동연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 ‘Bi-directional water-stream behavior on multifunctional membrane for simultaneous energy generation and water purification’라는 논문명으로 재료 분야의 권위지인 ‘Advanced Materials’ (IF: 32.086, JCR 분야 최상위 2.17%) 최신 호에 표지 논문으로 선정되었다.