그래핀 적층 파이프는 석유 및 가스 산업의 부식을 줄일 수 있습니다.

Advanced Materials Interfaces에 게재된 연구팀은 해저에서 원유와 가스를 운반하는 파이프에 사용되는 폴리머 라이너에 그래핀을 통합하는 방법을 발견했습니다.

파이프는 일반적으로 폴리머 또는 복합재의 내부 층과 외부 강화 강철로 만들어집니다. 이러한 파이프 내 유체는 매우 높은 압력과 높은 온도에 있을 수 있습니다.

이산화탄소(CO2), 황화수소(H2S), 물 등이 배관의 보호층을 투과하는 경우, 철재가 부식되어 시간이 지나면서 배관의 강도가 약해져 치명적인 파손의 위험이 있습니다.

연구진은 그래핀이 플라스틱과 기계적으로 혼합되거나 그래핀 단일 층이 적용되면 가스가 여전히 통과할 수 있다는 것을 발견했습니다.

그러나 그래핀 나노판의 얇은 층을 폴리아미드 11(PA11)(이러한 라이너에 자주 사용되는 플라스틱)에 적층함으로써 팀은 매우 우수한 장벽 역할을 하는 구조를 생성할 수 있었습니다.

다층 라미네이트 구조는 60oC 및 대기압 최대 400배의 압력에서 테스트되었으며, PA11 단독에 비해 CO2 투과를 90% 이상 감소시키는 동시에 H2S 투과는 감지할 수 없는 수준으로 감소시키는 것으로 나타났습니다.

그래핀은 세계 최초의 2차원 물질로 유연하고 투명하며 구리보다 전도성이 뛰어나며 가장 차단하기 어려운 가스인 헬륨의 통과를 차단하는 것으로 알려져 있습니다.

부식으로 인해 미국 석유 및 가스 산업에만 14억 달러의 비용이 발생합니다. 이 기술은 수중 배관의 수명을 연장하고 수리 간격을 단축할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

맨체스터팀을 이끈 피터 버드 교수는 “그래핀에는 놀라운 특성이 많지만 이를 대규모로 구현하는 것이 늘 쉬운 것은 아니다. 우리의 연구는 그래핀을 실험실에서 벗어나 현실 세계로 가져오는 중요한 단계를 나타냅니다.”

TWI 연구 책임자인 Paul Woollin 박사는 다음과 같이 말했습니다. “이 연구는 TWI가 혁신 네트워크를 통해 세계 유수의 대학과 효과적으로 협력하고 최첨단 테스트 역량과 사내 전문가를 활용하여 고유하고 업계의 가장 어려운 문제에 대한 새로운 솔루션입니다.

이와 같은 그래핀 멤브레인은 광대한 새로운 시장을 개척하고 식품 포장, 물 여과 및 가스 분리와 같은 수많은 산업 공정에 혁명을 일으킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

첨단 소재는 맨체스터 대학의 연구 비컨 중 하나입니다. 이는 지구가 직면한 가장 큰 문제를 해결하는 선구적인 발견, 학제간 협력 및 부문 간 파트너십의 예입니다. #리서치비콘