현재 막분리기술은 1950년대 이온교환막의 개발과 1960년의 역삼투(Reverse Osmosis, RO)막의 출현을 계기로 그 발전이 시작되었으며, 그 후 최근 30년 동안 중요한 수처리 기술의 하나로 그 입지를 굳혀왔습니다. 막분리 기술은ⅰ)액체로부터 탁질, 용질, 이온의 분리 ⅱ)혼합액체로부터 특정액체의 분리 ⅲ)혼합가스부터 특정가스의 분리 ⅳ)액체로부터 가스의 분리, 액체중으로 가스용해, 가스교환 등을 주로 하여 이용되어져 왔습니다. 막분리 기술은 정밀여과(microfiltration), 한외여과(ultrafiltration), 나노여과(nanofiltration), 역삼투여과(reverse osmosis), 전기투석 등이 있으며 공경의 크기 및 흡착, 막표면에서의 용해 및 확산 등의 분리원리를 응용하여 물질을 분리합니다. 분리막은 압력에 기초한 적용범위에서 분리할 미립자나 분자의 크기에 따라 여과, 정밀여과, 한외여과, 역삼투로 크게 나뉘어집니다.
역삼투법은 증류법을 대신하는 새로운 해수담수화법으로 미국에서 개발되었습니다. 역삼투는 미립자의 크기가 10-2∼10-4 m범위의 현탁물질, 콜로이드, 용해물질등을 분리하기 위해 구동력으로 10∼70kg f/㎠ 의 압력을 사용함으로써, 농도가 높은 용액 쪽에 삼투압 이상의 압력을 가하게 되면 고농도 용액측의 용매(물)가 저농도의 용액측으로 역류하는 현상입니다. 이러한 역삼투의 활용은 해수 등 염분이 높은 용수를 처리하여 공업용수나 생활용수, 음료수등을 제조할 수 있으며 작은 설비로서 대량의 물을 처리할 수 있습니다.
막시장은 그리 넓지 않아 주로 반도체 제조와 의약품 공업에 사용되는 초정제수의 제조공정에 사용되었습니다. 이 응용분야에서 저압으로 탈염이 가능한 막과 유기용질도 제거할 수 있는 막개발이 요구되면서, 막제조 회사들이 개발경쟁에 들어가 우수한 성능을 가진 막이 개발되었습니다. 이것이 현재 나노여과(Nanofiltration, NF) 라고 분류되는 막입니다. 이 막의 정의는 아직 확실하게 내려져 있지 않지만 하전을 가진 역삼투막 또는 한외여과막으로 무기, 유기의 두가지 용질을 분류할 수 있는 성질을 가진 막입니다. 막재질은 회사에 따라 여러 가지가 있으며, 그 성능도 일정하지 않아 응용을 하는데에 있어서는 막성능을 파악하는 것이 중요합니다.
종래에 이러한 막은 일괄적으로 한외여과(Ultrafiltration)막이라고 불리워졌는데, 특별히 새로 개발된 것이 아니라 1990년대 초반부터 개발되었던 막입니다. 그러나 역삼투막 발전의 영향을 받아 그 처리대상을 넓힌다는 의미에서 막분리 기술로서 일괄 취급되기에 이르렀습니다. 역삼투막과 나노여과막을 사용할 때는 원수중의 현탁물등을 전처리에서 제거해 막면 오염을 방지하는데, 한계외 여과막과 정밀여과(Microfiltration, MF)막의 경우는 전처리를 하지 않는 대신 역삼투법 등의 전처리로서 이용할 것을 검토하고 있습니다. 따라서 막이나 모듈도 오염에 대처할 수 있고, 또 세척 등의 유지관리가 용이한 제품이 요구되고 있습니다.
막분리법 막구조(막형태) 분리대상
조작압력(MPa)
정밀여과법
(Microfiltration)
균질막(FS, HF) 비대칭막(FS, HF) 입자지름 0.025∼10㎛ 감압∼0.2
한외여과법
(Ultrafiltration)
비대칭막(FS, HF, T) 분획분자량 1,000∼300,000Da
감압∼0.5
나노여과법
(Nanofiltrarion)
복합막(FS) 분획분자량 350∼1,000Da
0.5∼2
역삼투법
(Reverse Osmosis)
균질막(HF) 비대칭막(FS, T),
복합막(FS)
염류∼분획분자량 350Da (서당) 4∼10