기후변화 대응 관련 산업 : 초임계 유체에 대하여 ''''

지난 (2011.6.30 농업연수원에서)기후변화와 미래농업트랜드 과정교육중에서 농식품관련 바이오 기술 융합에 대한 교육 내용 중 제4의물질인 초임계유체 응용기술이 앞으로 기후변화 대응에 필요한 친환경보전 산업육성에 매우 유익하다고 봄

초임계 유체란 임계 압력 및 임계 온도 이상의 조건을 갖는 상태에 있는 물질로 정의되며 일반적인 액체나 기체와는 다른 고유의 특성을 갖는다. 임계점(critical point)은 물질이 액체 또는 기체 상(phase)으로 평형(equilibrium)을 이루며 존재할 수 있는 한계점을 의미한다.

임계점 이하의 압력 및 온도 조건에서는 물 또는 이산화탄소가 기체, 액체 그리고 고체상으로 존재하고 있으며 각 곡선은 두 가지 상이 평형을 이루며 공존하는압력이나 온도 조건을 의미한다.

즉, 액체와 기체 간의곡선은 각 압력 조건 하의 끓는점을 의미하며 이 선을따라 온도나 압력을 증가시키면 임계점에 도달하게된다.

 온도나 압력의 증가에 따라 액체상은 열팽창(thermal expansion)으로 인하여 밀도가 감소하고 기체상은 압력 증가에 따라 밀도가 증가하는 상반된 변화를 계속하다가 임계점 이상의 고온, 고압 조건에 도달하게 되면 두 상의 밀도가 동일한 값을 가지게 되고두 상의 구분이 없어지게 된다.

이러한 상태를 초임계상태(supercritical state)라고 하며 고체와 달리 변형이 쉽고 자유로이 흐르는 유체의 특성을 가지기 때문에 초임계유체(SCF)라고 부르게 되었다.

 초임계유체는 열, 물질 이동이 빠르고 저점도, 고확산계수 등의 성질로 인해 미세공으로의 빠른 침투성 등과 같은 장점을 가지고 있으며, 기존의 반응 및 분해, 추출, 증류,결정화, 세정, 건조 등의 공정에서의 저효율, 저품질,저속, 환경에의 악영향 등과 같은 기술적 어려움을 해결할 수 있는 새로운 혁신기술로써 주목받고 있다.

특히 초임계 이산화탄소(Tc=31℃, Pc=73atm)는 임계점이 상온에 가깝고 무독성, 불연성이면서 가격이매우 싸기 때문에 환경친화적 에너지 절약형 공정개발에 많이 사용된다.

이와 같은 초임계 유체의 여러 장점들을 바탕으로최근에는 결정화 분야를 비롯한 나노 분야 전반에 걸쳐 초임계 유체 기술이 이용되고 있다.
 
초임계 나노입자 제조는 열에 민감한 의약품이나 단백질, 비타민등을 잔존용매 없이 미세화 하는데 매우 효과적이며,
약물입자는 물론, DDS(Drug Delivery System)용 생분해성 고분자(PLA, PLGA 등), 전도성 고분자, 염색용 입자, 폭약입자, 로켓용 고체추진제 나노입자, 칼라토너용 고분자 나노입자, 기능성 화장품 입자, 계면활성제 나노입자, 나노 형광체 입자 등 광범위한 분야에서 연구 개발되고 있다.

 이 기술은 고부가가치의 정밀화학, 의약품, 식품, 향장산업, 반도체산업에서 두각초임계 유체를 이용한 결정화 기술을 나타내고 있으며 경제성이 입증된 기술로서 자리잡고 있다.

 또한, 초임계상태의 독특한 성질을 이용하여 3차원 콜로이드 결정의 계면제어 기술에 응용이 가능하고 복합 소재나 하이브리드 재료의 제조에도 적용 가능하다.