KR101590963B1 - 정수 필터 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아쿠아포린(Aquaporin) 계열의 막단백질을 이용하여 낮은 압력에서도 높은 투수율과 염제거율을 가지고 물만을 선택적으로 통과시킬 수 있는 정수 필터 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

정수 필터 및 그의 제조 방법{A water purification filter and Method for fabricating in the same}
본 발명은 물을 정화하는 정수 필터 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
물은 사람의 생활과 뗄 수 없는 가장 근원적인 요소이나, 인구 증가와 산업용 수요의 급증으로 2025년에 약 27억 명이 담수 부족에 직면할 것이고, 전 세계 국가의 1/5이 심각한 물 부족 사태를 겪을 것으로 UN은 전망하고 있다.
산업화와 도시화의 가속화로 인해 수질 오염 문제가 심각히 대두되고 있으며 World Water Forum에 따르면 현재 11억 명이 안전한 물을 마시지 못하고 있으며 매년 500만 명 이상이 수인성 질병으로 사망하고 있다.
이러한 물 부족 문제를 해결하기 위해 오염된 물을 음용 가능한 물로 정화할 수 있는 정수 필터의 개발에 대한 연구가 진행되어 왔다.
모든 불순물을 걸러낼 수 있는 기존의 역삼투압(Reverse Osmosis; 'RO') 방식의 필터의 경우 오염된 물 또는 고농도의 용액 측에 삼투압 이상의 압력을 가하여 저농도 용액 쪽으로 물이 이동하여 정화하는 방식이다.
상기와 같은 역삼투압 방식의 필터는 부직포 상에 지지체 기판을 형성하고, 계면 중합 반응을 통하여 상기 지지체 기판 상에 활성층인 폴리아미드를 형성하여 오염 물질을 제거한다.
상술한 RO 방식은 삼투압 이상의 압력을 가해줘야 하므로 전기적인 에너지를 소모하게 되며 가정용에 적용할 경우 투수율이 부족해 물을 저장하여 모을 수 있는 저장 탱크가 필요하며 이로 인한 미생물 번식의 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 아쿠아포린(Aquaporin) 계열의 막단백질을 이용하여 낮은 압력에서도 높은 투수율과 염제거율을 가지고 물만을 선택적으로 통과시킬 수 있는 정수 필터 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 정수 필터는, 지지체 기판과; 상기 지지체 기판 상에 형성되고, 적어도 하나의 음각이 구비된 폴리머 패턴과; 상기 폴리머 패턴의 음각 내부에 도포되는 아쿠아포린(Aquaporin) 계열의 막단백질과; 상기 폴리머 패턴 상에서 상기 막단백질을 덮도록 형성되는 보호층;을 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 지지체 기판은 폴리설폰(Polysulfone) 및 테플론(Teflon) 중 어느 하나의 폴리머 계열 물질을 이용하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 막단백질은 아쿠아포린1 내지 12, 아쿠아포린-Z 및 아쿠아포린-M 중 적어도 어느 하나 계열의 막단백질이 될 수 있다.
또한, 상기 폴리머 패턴의 높이는 상기 막단백질이 도포된 높이보다 더 높게 형성할 수 있다.
또한, 상기 막단백질은 지질 이중층(Lipid bi-layer) 및 블록 공중합체(Block copolymer) 중 어느 하나의 물질과 혼합된 아쿠아포린 소수포(Vesicle)가 될 수 있다. 이때, 상기 블록 공중합체는, Poly(ethylene oxide), Poly(ethylene propylene), Poly(2-methyloxazoline), Poly(propylene sulfide), Poly(dimethylsiloxane) 중 적어도 하나의 폴리머 계열이 될 수 있다.
또한, 상기 보호층은 친수성 폴리머 계열로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 정수 필터의 제조 방법은, 지지체 기판을 형성하는 단계; 상기 지지체 기판 상에 적어도 하나의 음각이 구비된 폴리머 패턴을 형성하는 단계와; 상기 폴리머 패턴의 음각 내부에 아쿠아포린(Aquaporin) 계열의 막단백질을 도포하는 단계와; 상기 폴리머 패턴 상에서 상기 막단백질을 덮도록 보호층을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 정수 필터는, 적어도 하나의 홀(hole)이 구비된 지지체 기판과; 상기 지지체 기판의 홀 크기보다 크기가 크고, 상기 지지체 기판의 홀 표면 상에 도포되는 아쿠아포린(Aquaporin) 계열의 막단백질과; 상기 막단백질을 포함한 지지체 기판 상에 형성되는 보호층;을 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 정수 필터의 제조 방법은, 적어도 하나의 홀(hole)이 구비된 지지체 기판을 형성하는 단계와; 상기 지지체 기판의 홀 크기보다 크기가 큰 아쿠아포린(Aquaporin) 계열의 막단백질을 상기 상기 지지체 기판의 홀 표면 상에 도포하는 단계와; 상기 막단백질을 포함한 지지체 기판 상에 보호층을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 정수 필터 및 그의 제조 방법은, 아쿠아포린(Aquaporin) 계열의 막단백질을 이용하여 정수 필터를 생성함으로써, 낮은 압력에서도 높은 투수 율과 염제거율을 가지고 물만을 선택적으로 통과시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
이하, 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.
첨부된 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타냈으며, 도면에 나타난 각 층간의 두께 비가 실제 두께 비를 나타내는 것은 아니다.
한편, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 형성 또는 위치한다고 할 때, 이는 다른 부분의 바로 위에 형성되어 직접 접촉하는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 존재하는 경우도 포함하는 것을 이해하여야 한다.
이하의 본 발명에서는 아쿠아포린(Aquaporin) 계열의 막단백질을 이용하여 정수 필터를 생성한다.
도 1은 본 발명에 따른 지질 이중층(Lipid bi-layer) 내에 혼합된 아쿠아포린을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 아쿠아포린(Aquaporin)은 박테리아, 바이러스, 미네랄, 염 등을 비롯한 모든 오염 물질의 통과를 배제할 수 있으며, 그와 동시에, 그 구조적인 특성으로 물만을 선택적으로 이동시킬 수 있다.
아쿠아포린은 300개 정도의 아미노산으로 구성된 막(膜)단백질이며 세포 내 와 외가 대칭이다. 아쿠아포린의 중심 부분이 매우 좁은 모래시계 형태로 되어있다. 가장 좁은 부분의 크기가 약 3Å으로 물(H2O) 분자 크기와 비슷하다. NPA 박스의 2개의 알라닌이 물 통로에 나란히 배열하여 물(H2O) 분자만을 통과시키고 수소(H+)이온은 통과시키지 않는다.
상기와 같이 아쿠아포린은 다른 이온이나 용질의 통과를 방해하면서, 선택적으로 물분자의 출입을 유도한다. 즉, 워터 채널(water channel)이라고 알려져있는 것처럼 막단백질이다.
물 이동은 대칭적이고 어느 방향으로도 갈 수 있으며 에너지를 소비하지 않기 때문에 제품화 시 큰 장점이 될 수 있다.
상기와 같은 아쿠아포린은 시계 방향으로 배열된 여섯 개의 transmembrane α-helix로 되어있고, 막의 세포질쪽 표면에 아미노산과 카복시(carboxy) 말단을 가지고 있다.
아미노산과 carboxy half는 tandem repeat에서와 유사성을 보여준다.
이것은 진화 초기에 전반 크기의 유전자의 복제에서 유래한 것이라고 생가된다. 또 다섯개의(A-E) 루프가 세포 내외에 있고, 루프 B, E는 혐수성으로 완전하지는 않지만 Asn-Pro-Ala의 기조(NPA motif)를 유지하며 지질 이중막의 중간을 차지하고 있으며 3차원적인 모래시계 모양을 형성하고 있어 여기에서 물이 통과하도록 한다.
NPA motif와 더 좁은 seletivity filter 혹은 ar/R seletivity filter가 있 다.
상기와 같은 아쿠아포린은 물과 작은 하전되지 않은 용질, 즉 glycerol, CO2, ammonia, urea 등을 공극의 크기에 따라 투과하게 한다.
아쿠아포린은 peptide sequence에 따라서 다른데, 단백질에서의 구멍의 크기가 달라진다. 구멍의 크기는 통과하는 분자의 크기에 영향이 있다. 그러나 water pore는 하전된 분자, 즉 proton이나 전기화학적인 성격을 띤 것들에는 투과성이 없다.
이러한 아쿠아포린을 실제 정수 필터에 적용하여 물만 선택적으로 통과시키는 필터로 사용하기 위해서는 수압에 대한 내구성이 매우 중요하다.
기존의 방식에서는 단지 블록 공중합체(block copolymer)에 상술한 아쿠아포린을 혼합(incorporation)한 소포체(vesicle)를 제작하여 3차원 구조를 형성하는 경우와, 모노레이어(monolayer)로 지질 이중층(lipid bi-layer)를 형성하여 2차원 평면(planar) 타입으로 제작을 시도하였다.
그러나, 상술한 3차원 구조로 형성할 경우 많은 양의 아쿠아포린과 블록 공중합체(block copolymer)가 사용되어야 하고, 이로 인해 물의 이동 경로가 늘어나게 되어 투과 속도가 떨어지는 단점이 있을 수 있다.
또한, 2차원적인 평면 타입으로 제작 시에는 수압에 대한 내구성 문제와 소포체(vesicle) 융합(fusion) 기술 등을 사용하여 혼합(incorporation)해야 하는데 이때 공정 시간이 많이 소모될 수 있는 단점이 있을 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 정수 필터의 지지체 기판 표면에 마이크로(micro) 또 는 나노(nano) 패턴을 형성하여, 정수 필터를 제작 시 직접적으로 모든 압력을 받지 않도록 유도하여 기존의 평면 타입에 비해 내구성을 향상 시키고, 공정시간 단축 및 방오(anti-fouling) 특성을 향상시키고자 한다.
또한, 본 발명에 따른 아쿠아포린을 이용하여 제작한 정수 필터는 상술한 3차원 구조에 비해 아쿠아포린과 블록 공중합체(block copolymer)의 사용량도 줄일 수 있고, 물의 이동 경로도 짧아 투과 속도도 증가시킬 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 정수 필터의 제조 과정에 대해 상세히 설명한다.
<제1 실시예>
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 아쿠아포린을 이용하여 정수 필터를 제조하는 과정을 나타낸 제1 실시예 공정 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 지질 이중층 또는 블록 공중합체와 혼합된 아쿠아포린 소포체를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 정수 필터(100)는 지지체 기판(110) 상에 폴리머 물질을 도포하고, 상기 폴리머 물질 상에 마스크(121)를 위치시켜 노광/현상하여 적어도 하나의 음각이 형성된 폴리머 패턴(120)을 형성한다.
상기 지지체막(110)은 다공성을 가지는 폴리설폰(Polysulfone) 및 테플론(Teflon) 등의 폴리머 계열 물질을 포함한 한외여과막(ultrafilteration) 또는 정밀여과막(microfilteration)으로 형성할 수 있고, 또한 폴리머 계열 이외의 세라 믹, 금속, 탄소 등을 이용하여 형성할 수도 있다.
한편, 상기 폴리머 패턴(120)의 음각은 2차원 구조의 홀(hole) 형상 또는 1차원 구조의 그리드(grid) 형상의 패턴으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 도 2a에는 도시되지 않았지만, 몰드를 이용하여 상기 폴리머 패턴(120)을 형성할 수도 있다.
이때, 상기 폴리머 패턴(120)의 음각을 2차원 구조의 홀 형상으로 형성할 경우, 상기 음각의 주기는 20㎚ 내지 10㎛가 될 수 있고, 홀의 사이즈는 5 내지 200㎚가 될 수 있다.
또한, 상기 폴리머 패턴(120)의 음각을 1차원 구조의 그리드 형상으로 형성할 경우, 상기 음각의 단차는 20㎚ 내지 500㎛가 될 수 있고, 상기 음각의 주기는 20㎚ 내지 500㎛가 될 수 있고, 선폭은 10 내지 250㎛가 될 수 있다.
그 다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 폴리머 패턴(120)의 음각 내부에 아쿠아포린 계열의 막단백질 소수포(Vesicle)(130)가 포함된 용액을 주입한 후 건조한다.
이때, 상기 아쿠아포린 계열의 막단백질은 아쿠아포린 1 내지 12, 아쿠아포린-Z 및 아쿠아포린-M 중 적어도 어느 하나 계열의 막단백질이 될 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 아쿠아포린 소수포(130)는 지질 이중층(Lipid bi-layer)(132) 또는 블록 공중합체(Block copolymer)(132)에 아쿠아포린(131)이 혼합된 소수포이다.
이때, 상기 블록 공중합체는 Poly(ethylene oxide), Poly(ethylene propylene), Poly(2-methyloxazoline), Poly(propylene sulfide), Poly(dimethylsiloxane) 중 적어도 하나의 폴리머 계열이 될 수 있다.
마지막으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 아쿠아포린 소수포(130)가 주입된 폴리머 패턴(120) 상에 친수성 폴리머 계열의 보호층(140)을 형성한다.
<제2 실시예>
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 아쿠아포린을 이용하여 정수 필터를 제조하는 과정을 나타낸 제2 실시예 공정 순서도이다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 정수 필터(200)는 지지체 기판(210) 상에 폴리머 물질을 도포하고, 상기 폴리머 물질 상에 마스크(221)를 위치시켜 노광/현상하여 적어도 하나의 음각이 형성된 폴리머 패턴(220)을 형성한다.
상기 지지체막(210)은 다공성을 가지는 폴리설폰(Polysulfone) 및 테플론(Teflon) 등의 폴리머 계열 물질을 포함한 한외여과막(ultrafilteration) 또는 정밀여과막(microfilteration)으로 형성할 수 있고, 또한 폴리머 계열 이외의 세라믹, 금속, 탄소 등을 이용하여 형성할 수도 있다.
한편, 상기 폴리머 패턴(220)의 음각은 2차원 구조의 홀(hole) 형상 또는 1차원 구조의 그리드(grid) 형상의 패턴으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 도 4a에는 도시되지 않았지만, 몰드를 이용하여 상기 폴리머 패턴(220)을 형성할 수도 있다.
이때, 상기 폴리머 패턴(220)의 음각을 2차원 구조의 홀 형상으로 형성할 경 우, 상기 음각의 주기는 20㎚ 내지 10㎛가 될 수 있고, 홀의 사이즈는 5 내지 200㎚가 될 수 있다.
또한, 상기 폴리머 패턴(220)의 음각을 1차원 구조의 그리드 형상으로 형성할 경우, 상기 음각의 단차는 20㎚ 내지 500㎛가 될 수 있고, 상기 음각의 주기는 20㎚ 내지 500㎛가 될 수 있고, 선폭은 10 내지 250㎛가 될 수 있다.
그 다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 폴리머 패턴(220)의 음각 내부에 지질 이중층(Lipid bi-layer)(230) 또는 블록 공중합체(Block copolymer)(230)를 도포한다. 도 4b에는 상기 폴리머 패턴(220)의 음각 내부에 지질 이중층(Lipid bi-layer)(230)이 도포된 것으로 도시되어 있다.
그 다음으로, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 지질 이중층(Lipid bi-layer)(230) 또는 블록 공중합체(Block copolymer)(230)가 도포된 폴리머 패턴(220)의 음각 내부에 아쿠아포린(240)을 도포한다.
마지막으로, 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 아쿠아포린(240)가 도포된 폴리머 패턴(220) 상에 친수성 폴리머 계열의 보호층(250)을 형성한다.
상기와 같이, 본 발명의 제2 실시예에서는 제1 실시예에서의 지질 이중층 또는 블록 공중합체가 혼합된 소수포(vesicle) 타입의 아쿠아포린(130) 대신에, 폴리머 패턴(220)의 음각 내부에 지질 이중층 또는 블록 공중합체(230)를 도포한 후, 아쿠아포린(240)을 주입함으로써, 공정 시간을 단축할 수 있다.
<제3 실시예>
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 아쿠아포린을 이용하여 정수 필터를 제 조하는 과정을 나타낸 제3 실시예 공정 순서도이다.
먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 정수 필터(300)는 지지체 기판(310) 상에 폴리머 물질을 도포하고, 상기 폴리머 물질 상에 마스크(321)를 위치시켜 노광/현상하여 적어도 하나의 음각이 형성된 폴리머 패턴(320)을 형성한다.
상기 지지체막(310)은 다공성을 가지는 폴리설폰(Polysulfone) 및 테플론(Teflon) 등의 폴리머 계열 물질을 포함한 한외여과막(ultrafilteration) 또는 정밀여과막(microfilteration)으로 형성할 수 있고, 또한 폴리머 계열 이외의 세라믹, 금속, 탄소 등을 이용하여 형성할 수도 있다.
상기 폴리머 패턴(320)의 음각은 2차원 구조의 홀(hole) 형상 또는 1차원 구조의 그리드(grid) 형상의 패턴으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 도 5a에는 도시되지 않았지만, 몰드를 이용하여 상기 폴리머 패턴(320)을 형성할 수도 있다.
이때, 상기 폴리머 패턴(320)의 음각을 2차원 구조의 홀 형상으로 형성할 경우, 상기 음각의 주기는 20㎚ 내지 10㎛가 될 수 있고, 홀의 사이즈는 5 내지 200㎚가 될 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 제3 실시예는 상기 폴리머 패턴(320)의 높이를 제1 및 제2 실시예보다 높게 형성한다. 즉, 상기 폴리머 패턴(320)의 음각을 1차원 구조의 그리드 형상으로 형성할 경우, 상기 음각의 단차는 40㎚ 내지 1000㎛가 될 수 있다.
그 다음으로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 폴리머 패턴(320)의 음각 내부에 지질 이중층(Lipid bi-layer)(330) 또는 블록 공중합체(Block copolymer)(230)를 도포한다. 도 5b에는 상기 폴리머 패턴(220)의 음각 내부에 지질 이중층(Lipid bi-layer)(230)이 도포된 것으로 도시되어 있다.
이때, 상기 지질 이중층(Lipid bi-layer)(330) 또는 블록 공중합체(Block copolymer)(230)를 상기 폴리머 패턴(320)의 표면 이하로 도포한다.
그 다음으로, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 지질 이중층(Lipid bi-layer)(230) 또는 블록 공중합체(Block copolymer)(330)가 도포된 폴리머 패턴(320)의 음각 내부에 아쿠아포린(340)을 도포한다.
마지막으로, 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 아쿠아포린(340)가 도포된 폴리머 패턴(320) 상에 친수성 폴리머 계열의 보호층(350)을 형성한다.
상기와 같이, 본 발명의 제3 실시예에서는 제1 실시예에서의 지질 이중층 또는 블록 공중합체가 혼합된 소수포(vesicle) 타입의 아쿠아포린(130) 대신에, 폴리머 패턴(220)의 음각 내부에 지질 이중층 또는 블록 공중합체(230)를 도포한 후, 아쿠아포린(240)을 주입함으로써, 공정 시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제3 실시예에서는 폴리머 패턴(320)의 높이를 제1 및 제2 실시예의 폴리머 패턴(120, 220)의 높이보다 높게 형성함으로써, 정수 필터에서 발생될 수 있는 방오(anti-fouling) 현상을 유도할 수 있다.
<제4 실시예>
도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 따른 아쿠아포린을 이용하여 정수 필터를 제 조하는 과정을 나타낸 제4 실시예 공정 순서도이다.
먼저, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 정수 필터(500)는 물이 통과될 수 있는 투과막 상의 지지체 기판(510) 위에 마스크(520)를 위치시키고, 노광/현상하여 적어도 하나의 홀을 구비한 지지체 기판(510)을 형성한다.
상기 지지체막(110)은 다공성을 가지는 폴리설폰(Polysulfone) 및 테플론(Teflon) 등의 폴리머 계열 물질을 포함한 한외여과막(ultrafilteration) 또는 정밀여과막(microfilteration)으로 형성할 수 있고, 또한 폴리머 계열 이외의 세라믹, 금속, 탄소 등을 이용하여 형성할 수도 있다.
또한, 지지체 기판(510)의 홀 크기는 10 내지 200㎚로 형성할 수 있다.
한편, 상기 투과막은 부직포로 형성할 수 있고, 경우에 따라 구비되지 않을 수도 있다.
그 다음으로, 도 6c에 도시된 바와 같이, 지질 이중층(Lipid bi-layer)(532) 또는 블록 공중합체(Block copolymer)(532)에 아쿠아포린(531)이 혼합된 아쿠아포린 소수포(530)을 상기 지지체 기판(510)에 형성된 홀 상에 도포한다.
이때, 아쿠아포린 소수포(530)의 크기를 상기 지지체 기판(510)에 형성된 홀의 크기보다 크게 형성하여 상기 아쿠아포린 소수포(530)가 상기 지지체 기판(510)에 빠지지 않도록 한다.
마지막으로, 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 아쿠아포린 소수포(530)를 포함한 지지체 기판(510) 상에 친수성 폴리머 계열의 보호층(540)을 형성한다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 정수 필터는 표면에 마이크로(micro) 또는 나노(nano) 패턴을 형성하여, 정수 필터 제작 시 직접적으로 모든 압력을 받지 않도록 유도하여 기존의 평면 타입에 비해 내구성을 향상 시키고 공정시간 단축 및 방오(anti-fouling) 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 3차원 구조에 비해 아쿠아포린과 지질 이중충 또는 블록 공중합체의 사용량도 줄일 수 있고 물의 이동 경로도 짧아 투과 속도도 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 정수 필터는 가정용 정수기에서부터 해수 담수화에 이르는 수처리 전반과 압력 지연 삼투(Pressure Retarded Osmosis)와 같은 발전 시스템에도 적용될 수 있다.
이상 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다.
본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
도 1은 본 발명에 따른 지질 이중층(Lipid bi-layer) 내에 혼합된 아쿠아포린을 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 아쿠아포린을 이용하여 정수 필터를 제조하는 과정을 나타낸 제1 실시예 공정 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 지질 이중층 또는 블록 공중합체와 혼합된 아쿠아포린 소포체를 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 아쿠아포린을 이용하여 정수 필터를 제조하는 과정을 나타낸 제2 실시예 공정 순서도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 아쿠아포린을 이용하여 정수 필터를 제조하는 과정을 나타낸 제3 실시예 공정 순서도이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 따른 아쿠아포린을 이용하여 정수 필터를 제조하는 과정을 나타낸 제4 실시예 공정 순서도이다.

Claims (14)

  1. 지지체 기판;
    상기 지지체 기판 상에 형성되고, 적어도 하나의 음각이 구비된 폴리머 패턴;
    상기 폴리머 패턴의 음각 내부에 도포되고, 지질 이중층(Lipid bi-layer) 및 블록 공중합체(Block copolymer) 중 어느 하나의 물질과 혼합된 아쿠아포린 소수포(Vesicle); 및
    상기 폴리머 패턴 상에서 상기 아쿠아포린 소수포를 덮도록 형성되는 보호층을 포함하고,
    상기 폴리머 패턴의 높이는, 상기 아쿠아포린 소수포가 도포된 높이 및 보호층의 위치보다 더 높은 것을 특징으로 하는 정수 필터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 지지체 기판은, 폴리설폰(Polysulfone) 및 테플론(Teflon) 중 어느 하나의 폴리머 계열 물질을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 정수 필터.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 아쿠아포린 소수포는, 아쿠아포린 1 내지 12, 아쿠아포린-Z 및 아쿠아포린-M 중 적어도 어느 하나 계열의 막단백질인 것을 특징으로 하는 정수 필터.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 블록 공중합체는, Poly(ethylene oxide), Poly(ethylene propylene), Poly(2-methyloxazoline), Poly(propylene sulfide), Poly(dimethylsiloxane) 중 적어도 하나의 폴리머 계열인 것을 특징으로 하는 정수 필터.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 보호층은, 친수성 폴리머 계열로 형성하는 것을 특징으로 하는 정수 필터.
  8. 지지체 기판을 형성하는 단계;
    상기 지지체 기판 상에 적어도 하나의 음각이 구비된 폴리머 패턴을 형성하는 단계;
    지질 이중층(Lipid bi-layer) 또는 블록 공중합체(Block copolymer)(230)를 상기 폴리머 패턴의 표면 이하로 도포하는 단계;
    상기 지질 이중층 또는 블록 공중합체가 도포된 폴리머 패턴의 음각 내부에 아쿠아포린을 도포하는 단계; 및
    상기 폴리머 패턴 상에서 상기 아쿠아포린을 덮도록 보호층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되고,
    상기 폴리머 패턴의 높이는, 상기 보호층의 위치보다 더 높은 것을 특징으로 하는 정수 필터의 제조 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 폴리머 패턴의 음각은 2차원 구조의 홀 형상으로 형성되고, 상기 음각의 주기는 20㎚ 내지 10㎛이며, 상기 홀의 크기는 5 내지 200㎚인 것을 특징으로 하는 정수 필터의 제조 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 폴리머 패턴(320)의 음각은 1차원 구조의 그리드 형상으로 형성되고, 상기 음각의 단차는 40㎚ 내지 1000㎛인 것을 특징으로 하는 정수 필터의 제조 방법.
  11. 적어도 하나의 홀(hole)이 구비된 지지체 기판;
    상기 지지체 기판의 홀 크기보다 크기가 크고, 상기 지지체 기판의 홀 표면 상에 도포되고, 지질 이중층(Lipid bi-layer) 및 블록 공중합체(Block copolymer) 중 어느 하나의 물질과 혼합된 아쿠아포린(Aquaporin) 소수포(Vesicle); 및
    상기 아쿠아포린 소수포를 포함한 지지체 기판 상에 형성되고, 상기 아쿠아포린 소수포를 측방향으로 서로 연결하여 형성되는 보호층;을 포함하여 이루어지는 정수 필터.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 지지체 기판의 홀 크기는 10 내지 200㎚로 형성되는 것을 특징으로 하는 정수 필터.
  13. 적어도 하나의 홀(hole)이 구비된 지지체 기판을 형성하는 단계;
    상기 지지체 기판의 홀 크기보다 크기가 크며, 지질 이중층(Lipid bi-layer) 및 블록 공중합체(Block copolymer) 중 어느 하나의 물질과 혼합된 아쿠아포린(Aquaporin) 소수포(Vesicle)를 상기 지지체 기판의 홀 표면 상에 도포하는 단계; 및
    상기 지지체 기판 상에 상기 아쿠아포린 소수포를 측방향으로 서로 연결하여 형성되는 보호층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 정수 필터의 제조 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 지지체 기판의 홀 크기는 10 내지 200㎚로 형성되는 것을 특징으로 하는 정수 필터의 제조 방법.
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