대한기계학회논문집 C: 기술과 교육 (Transactions of the KSME C: Technology and Education)

대한기계학회 (The Korean Society of Mechanical Engineers)
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단일 이온 인식형 이송 제어 기능성 나노채널 기술

Functional Nanochannels to Control Ion Transportation with Monomolecule Selectivity

  • 김정환 (한국기계연구원 나노공정연구실) ;
  • 이응숙 (한국기계연구원 나노공정연구실) ;
  • 황경현 (한국기계연구원 나노공정연구실) ;
  • 유영은 (한국기계연구원 나노공정연구실) ;
  • 윤재성 (한국기계연구원 나노공정연구실)
  • Kim, Jeong Hwan (Department of Nano Manufacturing Technology, Korea Institute of Machinery and Materials) ;
  • Lee, Eung-Sug (Department of Nano Manufacturing Technology, Korea Institute of Machinery and Materials) ;
  • Whang, Kyung-Hyun (Department of Nano Manufacturing Technology, Korea Institute of Machinery and Materials) ;
  • Yoo, Yeong-Eun (Department of Nano Manufacturing Technology, Korea Institute of Machinery and Materials) ;
  • Yoon, Jae-Sung (Department of Nano Manufacturing Technology, Korea Institute of Machinery and Materials)
  • 투고 : 2015.01.27
  • 심사 : 2015.09.11
  • 발행 : 2015.12.01
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초록

이온 및 분자 이송제어를 위한 기능성 나노채널의 구현을 통하여 이온/분자의 상대적 크기에 의존하는 기존 분리 및 이송 기술의 선택효율, 투과도, 에너지 소비 측면에서의 기존 분리 기술의 한계를 극복하기 위한 새로운 개념의 분리 기술을 제시 하고자 하였다. 이를 위해 나노채널 플랫폼 가공 기술 개발, 나노채널 표면 기능화 기술 개발 등의 연구를 수행하였으며, 나노채널에 대한 전압인가 및 유량 조절이 가능한 이온이송제어 측정 시스템을 제작하고, 다층 금속 멤브레인을 이용하여 선택적으로 특정 이온($Cl^-$)의 이송을 95% 이상 차단하였다. 본 연구를 통하여 세포막에 존재하며 물분자만을 매우 효율적으로 투과시키는 채널인 아쿠아포린의 기능 및 특성을 모방한 신개념의 분리기술 구현을 위한 기반 기술 개발을 수행하였으며, 향후 지속적인 연구를 통하여 차세대 정수/담수, 휴대형 인공신장, 인공 감각 기관 등의 핵심 기반 기술이 될 것으로 예상한다.

Functional nanochannels were fabricated in order to control selective ion transportation with high permeability and low energy consumption. In this research, nanochannel platform fabrication process and surface functionalization process were developed. In addition, selective ion transportation and concentration measurement system was also set-up. By using fabricated multilayer metal membrane with electrical bias, 95% of ion ($Cl^-$) was blocked. This developed process is new-conceptional membrane fabrication technology and is expected to be applied to next-generation water purification/desalination, portable artifical kidney, and artificial sense organ.

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참고문헌

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