이온 반발력 이용해 바닷물에서 리튬 캔다(12.23)

임근배 포스텍 교수팀, 이온농도 분극현상 이용 입자분리장치' 개발

▲ 임근배 교수(왼쪽), 전형국 교수. ⓒ 2013 HelloDD.com

이온의 반발력을 이용해 바다에서 리튬을 회수하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

휴대폰이나 노트북 배터리 등에 들어가는 리튬은 국내 생산이 거의 이뤄지지 않아 연간 1만2000여톤을 수입하고 있다. 이에 리튬 매장량이 거의 없는 나라에서 활발하게 연구되고 있는 것이 리튬이 녹아 있는 바다에서 리튬을 회수하는 기술이다. 

이런 점에 착안해 포스텍 연구팀이 보다 값싸고 간편하게 리튬을 분리할 수 있는 기술을 개발해 화제다.

포스텍 기계공학과 임근배·전형국 교수 연구팀은 나노 채널 주변에서 발생하는 이온 농도 분극현상을 이용한 입자분리장치를 개발, 네이처의 자매지인 온라인 저널 사이언티픽리포트 최신호를 통해 발표했다.

연구팀은 이온 농도 분극 현상에 의해 생기는 입자의 반발을 분석, 이 반발력을 이용해 마이크로에서 나노 크기에 이르는 입자들을 전기영동 이동도에 따라 분리했다.

이 방법은 전기영동력을 이용한 기존의 방법과 달리 외부의 전극을 이용하기 때문에, 기존의 방법의 가장 큰 문제로 지적되었던 기포문제를 해결하여 간단하고 값싼 장치의 제작이 가능하다. 뿐만 아니라 아주 작은 지역에 20 배 이상의 전기장을 집중시킬 수 있어, 높은 분리효율을 보여주는 것으로 확인됐다.

특히 이온 농도 분극 현상에서 일어나는 입자들의 반발력을 실험적, 이론적, 수치해석적으로 분석해 그 원리를 밝혔다는 점에서 학술적인 의의를 높게 평가받고 있다고 연구팀은 설명했다. 무엇보다 다양한 크기의 샘플들을 분리하는데 성공했다는 점에서 생화학 분석장치나 검출장치로 충분히 활용될 수 있다.

연구팀 관계자는 "랩온어칩에 응용, 세포, 단백질, DNA와 같은 다양한 종류의 분자들을 분리하는 것은 물론 바닷물에서 리튬과 같은 희토류 금속 이온들을 분리하는 등 자원 회수에서도 활용할 수 있다는 점에서 산업적 활용이 크게 기대를 모으고 있다"고 밝혔다. 

◆용어설명

▲이온 농도 분극 현상=나노 채널이나 이온 선택적 투과막 주변에 발생하는 현상으로서, 

  특정 이온들의 이동에 따라 막 주변의 이온의 농도가 분극되는 현상을 말한다.

▲전기영동=물질의 전기적 그룹의 종류나 수에 따라 전기장 속에서 이동 속도가 다른 것

  을 이용해 물질을 분리해내는 기술. 

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