수중 오염물질·환경 호르몬 제거
수중 오염물질·환경 호르몬 제거
  • 강지희
  • 승인 2019.05.30 20:35
  • 조회수 1470
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출처: Fotolia
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산업 현장에서 필수적으로 발생하는 하·폐수에는 오염물과 내분비계 교란물질인 환경호르몬이 다량 함유되어 있습니다. 특히 환경호르몬은 쉽게 분해가 되지 않아 환경 뿐만 아니라 우리 인체에도 심각한 영향을 미칠 수 있기 때문에 반드시 제거하는 공정이 필요하죠.

 

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물자원순환연구센터 최재우 박사, 정경원 박사팀은 오염물을 효과적으로 제거하고, 내분비계 교란물질인 환경호르몬을 높은 효율로 제거할 수 있는 폐수 처리 공정을 개발했다고 밝혔습니다. <Ultrasonics Sonochemistry>에 게재된 논문에 따르면 연구팀은 농촌지역에서 흔히 발생하는 부산물을 활용하여 폐수 처리 공정을 개발했다고 합니다.

 

어떻게 개발했는가

바이오차에 코팅된 이산화망간의 SEM과 TEM 이미지. 출처: KIST
바이오차에 코팅된 이산화망간의 SEM과 TEM 이미지. 출처: KIST

연구팀은 폐수 처리 공정을 통해 물 속 오염물과 내분비계 교란물질인 환경호르몬을 제거하기 위해 농작 부산물을 이용한 친환경 바이오차(Biochar)를 활용했습니다. 바이오차란 산소공급이 제한된 조건에서 목재를 포함한 다양한 종류의 바이오매스를 열분해시켜 만들 수 있는 고상의 물질을 말하는데요. 바이오차는 농작 부산물과 같은 다양한 폐자원으로부터 생성이 가능하며 다양한 오염물질에 대해 탁월한 제거능을 가지고 있어 기존 활성탄을 대체할 수 있는 저비용·고효율 흡착제로 주목받고 있죠.

 

연구팀은 폐자원인 '왕겨'를 활용하여 친환경적이고 높은 경제성을 만족시키는 바이오차를 구현했습니다. 또한 바이오차 표면에 나노크기의 이산화망간을 코팅하여 나노복합체를 형성하고 바이오차와 이산화망간이 갖고 있는 장점들을 기반으로 하여 고효율 경제성을 확보할 수 있는 바이오차-나노복합체 촉매제를 개발했습니다. 

바이오차-나노복합체의 C, O, Mn 원소에 대한 elemental distribution mapping 결과
바이오차-나노복합체의 C, O, Mn 원소에 대한 elemental distribution mapping 결과

연구팀은 나노복합체를 합성할 때 높은 재현성과 안정적이고 높은 활성도의 촉매제를 구현하기 위해 광물합성법 중 하나인 높은 열과 압력을 가하는 열수합성법(Hydrothermal method)을 이용했습니다. 연구팀은 이를 통해 나노복합체가 3차원 형태의 계층화된 구조를 갖도록 하여, 넓은 표면적으로 인해 고도산화공정에 높은 효율을 보이는 것을 확인했습니다.

 

기존의 촉매는 환경호르몬인 ‘비스페놀 A’를 80%밖에 제거하지 못했습니다. 하지만 KIST 연구진이 개발한 촉매를 사용하면 1시간 이내에 '비스페놀 A'를 95%이상을 제거할 수 있고, 특히, 초음파(20 KHz)와 결합하면 20분 이내에 ‘비스페놀 A’ 100% 제거했다고 합니다. 또한, 수 차례의 반복 및 재이용 실험에서도 약 93%의 높고 안정적인 제거효율을 확인할 수 있었다고 합니다.

 

앞으로의 전망

최재우 및 정경원 박사. 출처: KIST
최재우 및 정경원 박사. 출처: KIST

KIST 물자원순환연구센터 최재우 박사는 "향후 공정의 최적화 및 회수성 증대에 대한 연구를 통해 환경적 측면과 경제적 측면을 동시에 충족시킬 수 있는 환경호르몬 제거 시스템을 구축하는데 큰 기여를 할 것으로 기대한다"며 이 실험의 의의를 밝혔습니다.

 

또한 KIST 물자원순환연구센터 정경원 박사는 "본 연구를 통해 개발된 촉매제는 다양한 폐자원을 활용할 수 있기 때문에, 대체가능 물질에 대한 추가 연구를 통해 다양한 바이오매스 활용을 통한 폐자원 순환형 촉매제 개발을 예정 중"이라며 앞으로의 계획을 밝혔습니다.

 

##참고자료##

 


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