- 분류
- 친환경
유기산 음이온의 분리 선택성이 증진된 이온교환막 및 이를 이용한 분리 장치
식물성 잔재물, 폐플라스틱 또는 화학공정 부산물 등에서 생성되는 금속 유기산염을 피드용액으로 하여, 확산투석 공정을 통해 유기산 음이온만을 선택적으로 분리할 수 있도록 설계된 이온교환막에 관한 기술임
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TRL09
사업화
- 본격적인 양산 및 사업화 단계
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TRL08
시작품 인증/표준화
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
- 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
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TRL07
Pilot 단계 시작품 신뢰성 평가
- 시작품의 신뢰성 평가
- 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
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TRL06
Pilot 단계 시작품 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
- 시작품 성능평가
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TRL05
시제품 제작/ 성능평가
- 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
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TRL04
연구실 규모의 부품/시스템 성능평가
- 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
- 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
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TRL03
연구실 규모의 성능 검증
- 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
- 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
- 모델링/설계기술 확보
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TRL02
실용 목적의 아이디어/특허 등 개념 정립
- 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
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TRL01
기초 이론/실험
- 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계
기술설명
- 기술개요 및 핵심내용
- ᛫ 식물성 잔재물, 폐플라스틱 또는 화학공정 부산물 등에서 생성되는 금속 유기산염을 피드용액으로 하여, 확산투석 공정을 통해 유기산 음이온만을 선택적으로 분리할 수 있도록 설계된 이온교환막에 관한 기술임
᛫ 이온교환막은 폴리아릴렌에테르설폰계 구조를 기반으로 하며, 단위구조 내 양이온 교환 작용기(R)의 치환도(1-n)를 0.2 내지 0.4 범위로 제어함으로써 금속 양이온은 효과적으로 투과시키고 유기산 음이온의 투과는 억제하도록 구성됨
᛫ 이온교환막을 적용한 확산투석장치에서는 피드용액 측과 산용액 측 사이에서 금속 양이온과 수소이온의 교환이 일어나며, 그 결과 피드용액 측에는 유기산이 형성되고 반대측에는 금속 양이온염이 생성되는 분리 메커니즘을 가짐
᛫ 전기투석과 달리 추가적인 전기에너지 투입 없이 유기산을 분리할 수 있고, 산처리 공정을 대체할 수 있어 공정 단순화 및 에너지 절감이 가능하며, 바이오매스 및 폐자원으로부터 유기산을 효율적으로 회수하는 데 적용될 수 있음
- 기존기술한계점
- ᛫ 순수 유기산 형태로 수득하기 위해 이온교환, 활성탄 여과, pH 조절 등을 포함한 여러 단계의 다운스트림 공정으로 복잡한 공정설비 및 대량의 에너지가 요구됨
᛫ 종래 역삼투를 이용한 염수 정화용 반투과막에 관한 기술은 염수에 포함된 1가 금속양이온의 투과를 방지하려는 목적으로 설폰화도를 조정하는 기술에 대해서만 개시되어 있음
- 본 기술차별점
- ᛫ 확산투석 공정에서 금속 양이온의 투과속도는 증진하고 유기산 음이온의 투과속도는 억제함으로써 유기산과 무기물염을 고효율로 신속히 회수하고 분리 장치 면적을 줄임
᛫ 이온교환막을 포함하는 확산투석장치를 통해 추가적인 수전해 에너지 투입 없이 유기산 분리가 가능하고, 식물성 잔재물 또는 화학공정 부산물로부터 유용한 유기산을 제조할 수 있어 친환경적 활용이 가능함
- 관련시장 및 적용분야
- 2025년 138억 달러 ⇀ 2030년 189.5억 달러 (연평균성장률 6.6%)
산도 조절, 보존, 항균, pH 제어 기능을 수행
응용분야: 산회수 공정
적용분야: 유기산, 무기산 회수 식품·사료·화학 산업 전반의 수요 확대에 따라 안정적인 성장세를 보임