기체분리막은 여러 종류의 기체혼합물이 통과할 수 있는 미세한 중공사형태를 갖추고 있습니다. 혼합기체가 중공사를 통과할 때 중공사내부의 분리막에서는 흡수-확산 메커니즘에 따른 선택적 투과 현상으로 기체가 분리 됩니다.

마이크론 단위의 직경을 가진 중공사의 벽은 비대칭형태의 고분자 막으로 구성되어 있으며, 혼합기체를 중공사 안쪽으로 통과시키면 중공사의 내벽을 통하여 기체가 투과되게 됩니다.

각 기체의 투과율은 해당 기체와 분리막을 구성하는 고분자 물질 사이의 용해도 차이 및 확산속도 차이에 의해서 결정되며, 높은 기체 투과도를 갖는 기체(빠른 기체)는 낮은 기체 투과도의 기체(느린 기체)보다 분리막을 빠르게 투과하는 특성이 있습니다.

분리막을 빠르게 투과한 기체는 중공사의 외벽에 투과기체(Permeate)로 분리되며, 반면 투과하지 못한 기체는 중공사의 내부를 통과하여 잔류기체(Retentate)로 따로 분리되게 되므로, 원하는 기체의 종류에 따라서 투과기체와 잔류기체 모두 유용하게 쓰여 질 수 있습니다.

예를 들면, 압축공기로부터 투과도가 높은 산소를 투과기체(Permeate)로, 투과도가 낮은 질소를 잔류기체(Retentate)로 분리하며, 바이오가스 정제시에는 상대적으로 투과성능이 높은 이산화탄소가 분리막을 통과하여 투과기체가 되고, 메탄은 잔류기체로 분리됩니다.