이온교환막은 전기투석 (Electrodialysis, ED), 역전기투석 (Reverse electrodialysis, RED), 연속식 전기탈이온 (Continuous electrodeionization, CEDI) 기술 등과 같은 전기막 공정의 핵심 요소로 이들의 성능이나 효율을 결정짓는 중요한 역할을 한다. 전기막 공정에서 이온교환막은 낮은 전기적 저항, 높은 투과선택성 및 물리적 강도를 요구한다. 이온교환막은 막을 이루고 있는 물질에 따라 균질막과 불균질막으로 나눌 수 있다. 고정 전하를 가지는 한 가지 유형의 고분자를 사용하는 균질막은 전기적 저항이 낮고 투과선택성이 높다는 장점을 가지지만 물리적 강도가 약하고 생산 비용이 비싸다는 단점을 가진다. 반면 전도성 수지분말과 불활성의 고분자 바인더 두 가지 유형의 고분자를 사용하는 불균질막은 전기적 저항이 높고 투과선택성이 낮다는 것이 단점이다. 하지만 기계적 강도가 우수하고 제조 공정이 간단하며 생산 비용이 저렴하다는 장점이 있다. 따라서 기존 불균질막이 갖고 있는 이러한 장점들을 유지하면서 단점을 보완하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 고정 전하 그룹을 포함하는 이오노머를 바인더로 이용하여 불균질막을 제조하였다. 이오노머 용액을 바인더로 사용하는 연구는 이미 진행되었으나 바인더의 이온교환용량과 수지분말의 함량을 동시에 정밀하게 조절하면서 최적의 제조 조건을 도출하는 연구는 진행되지 않았다. 또한 기존 연구에서 사용한 균질막 수준의 높은 이온교환용량을 갖는 바인더는 함수율이 매우 높아 막의 물성이 저하될 수 있는 단점을 가지고 있다. 이에 본 연구에서는 바인더의 이온교환용량을 다양하게 조절하며 수지분말의 함량을 동시에 조절하며 최적의 제조 조건을 도출하였다. 과도한 이온교환용량을 갖는 이오노머는 높은 함수율 때문에 불균질막에 비해 기계적 강도가 낮지만 낮은 이온교환용량의 이오노머는 기계적 강도가 우수하기 때문에 불균질막의 바인더로 적용하기 적합하다. 또한 불균질막의 바인더에서 이온 이동 경로를 제공하기 때문에 요구되는 수지분말의 양이 감소할 것이며 이로 인해 기계적 강도의 증가를 기대할 수 있다. 연구 결과, 불균질막의 기초적인 특성 분석을 통해 전기저항, 인장강도, 이온수송수에 초점을 두어 최적 제조 조건을 도출하였다. 결과적으로 낮은 이온교환용량을 갖는 QPPO를 바인더로 사용한 불균질막 제조 조건이 최적 조건으로 도출되었다. 또한 불균질막의 선택성을 위해 요구되는 수지분말의 함량을 기존 50 wt%에서 30 wt%로 절감하였고 이때 이온수송수는 0.95이며 높은 선택성을 갖는 것을 나타낸다. 또한 지지체를 포함하지 않는 상용 불균질막의 인장강도인 3.53 MPa보다 3배 가량 높은 10.3 MPa의 인장강도를 갖는 불균질막을 개발하였다. 제조된 불균질막은 높은 인장강도를 갖기 때문에 얇은 두께로도 전기막 공정에 적용이 가능하였다. 본 연구에서는 불균질막을 주로 적용하는 초순수 제조 공정인 연속식 전기탈이온 공정에 제조된 불균질막을 적용하여 상용 불균질막과의 성능을 비교하였다. 평가 결과, 제조된 불균질막은 99.89%의 우수한 탈염율을 가지며 이는 상용 불균질막의 탈염율인 99.76%보다 높은 값을 가짐을 확인하였다. 제조된 불균질막의 높은 이온수송수와 기계적 강도가 향상되면서 감소한 두께로 인해 모듈 자체의 스택 저항이 감소했기 때문이라고 사료된다. 결론적으로 본 연구를 통해 기존 상용 불균질막보다 우수한 성능을 가지는 새로운 타입의 이오노머 바인더를 사용한 불균질막을 개발하였다.