물과 친한 성질 이용해 미세 오염물질 빠르게 흡착
태양광 통해 오염물 정화
(내외방송=정지원 과학전문 기자) 수중에서 독성을 띤 오염물질을 말끔하게 제거하는 기술이 개발돼 앞으로 경제성과 범용성을 다 잡은 식수 공급이 가능할 것으로 보인다.
DGIST(대구경북과학기술원)는 20일 '내외방송'에 보낸 자료에서 "박치영 에너지공학과 교수 연구팀이 수중 페놀계(독성 물질) 유기오염물(물에 녹지 않는 오염물)을 초고속으로 완전히 제거 가능한 '비정형 다공성(구멍이 많음) 고분자(분자량이 매우 큰 분자) 소재' 개발을 성공했다"고 밝혔다.
이 소재는 광열효과(열이 나는 것)를 바탕으로 물속 미세플라스틱뿐만 아니라 크기가 매우 작은 VOC(대기 중으로 쉽게 증발하는 액체나 기체 상태의 휘발성 물질)를 효과적으로 제거할 수 있다. 또, 소재의 가격 경쟁력과 태양광 기반 수질 정화 공정이 가능해 상업화 가능한 고효율 흡착 소재로도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
연구팀은 저렴하면서도 성능이 효과적인 전구체(화학 반응에 사용되는 물질)를 반응시켜 흡착성과 광열성이 뛰어난 다공성 고분자를 합성하는 데 성공했다.
이 고분자에 추가적인 산화 반응 실험한 결과를 바탕으로 친수성(물 분자와 쉽게 결합하는 성질) 작용기를 도입해 수중 환경에서 미세 오염물질이 빠르게 흡착할 수 있도록 했다. 추가적으로 이 고분자는 재활용할 때 높은 열에너지가 필요하지도 않고, 성능도 손실 없이 여러 번 사용이 가능하다는 것도 확인됐다.
이 고분자의 넓은 범위의 빛 흡수와 열 전환 능력으로 태양 에너지를 토대로 물을 증발할 수 있는 수처리(물을 목적에 맞게 처리) 분리막이 제작됐다. 이후 산화된 고분자가 코팅된 수처리 분리막이 태양광을 통해 페놀계 오염물을 정화할 수 있는 것이다.
박 교수는 "이 기술은 수중 페놀계 미세플라스틱과 VOC 오염물을 초고속으로 세계 최고 수준의 정화 효율(99.9% 이상 제거)을 보이는 독보적인 수질 정화 기술"이라며 "경제성이 우수하고, 전력이 없는 지역에서도 오염수를 정화해서 식수를 공급할 수 있는 범용성을 확보한 기술이 될 것으로 기대한다"고 말했다.
조완수, 최경현 석박사통합과정과 이동준 석사과정이 제1저자로 참여한 이 연구는 한국연구재단 등의 지원을 받아 수행됐으며 재료 분야 국제학술지인 '어드밴스트 머터리얼즈(Advanced Materials)'에 최근 50호 표지 논문으로 선정됐다(논문명: Supramolecular Engineering of Amorphous Porous Polymers for Rapid Adsorption of Micropollutants and Solar-powered Volatile Organic Compounds Management).
