폐자원 ‘왕겨’로 하폐수 오염물 완벽 제거

KIST 물자원순환연구센터 최재우 박사.[KIST 제공] KIST 물자원순환연구센터 정경원 박사.[KIST 제공] 반응기작 모식도.[KIST 제공]

- KIST 연구진, 친환경·저비용·고효율 폐수 처리 촉매제 개발

- 초음파 자극 결합으로 효율↑시간↓

[헤럴드경제=구본혁 기자] 폐자원인 ‘왕겨’를 활용해 산업 현장에서 발생하는 오폐수를 제거할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST) 물자원순환연구센터 최재우ㆍ정경원 박사팀은 농촌지역에서 흔히 발생하는 부산물인 왕겨를 활용해 오염물을 효과적으로 제거하고, 내분비계 교란물질인 환경호르몬을 높은 효율로 제거할 수 있는 폐수 처리 공정을 개발했다고 28일 밝혔다.

산업 현장에서 필수적으로 발생하는 하ㆍ폐수에는 오염물과 내분비계 교란물질인 환경호르몬이 다량 함유돼 있다. 특히 환경호르몬은 쉽게 분해가 되지 않아 환경 뿐만 아니라 우리 인체에도 심각한 영향을 미칠 수 있기 때문에 반드시 제거하는 공정이 필요하다.

하지만 기존 하·폐수 처리에 사용되고 있는 촉매는 시간이 지날수록 성능이 급격히 떨어지고, 높은 효율을 얻기 위한 조건이 한정적이어서 많은 비용이 소요된다는 단점이 있다.

연구팀은 폐수 처리 공정을 통해 물 속 오염물과 내분비계 교란물질인 환경호르몬을 제거하기 위해 농작 부산물을 이용한 친환경 바이오차(Biochar)를 활용했다. 바이오차란 산소공급이 제한된 조건에서 목재를 포함한 다양한 종류의 바이오매스를 열분해시켜 만들 수 있는 고상의 물질을 통칭한다. 연구팀은 폐자원인 ‘왕겨’를 활용해 친환경적이고 높은 경제성을 만족시키는 바이오차를 구현했으며, 바이오차 표면에 나노크기의 이산화망간을 코팅해 나노복합체를 형성, 바이오차와 이산화망간이 갖고 있는 장점들을 기반으로 고효율 경제성을 확보할 수 있는 바이오차-나노복합체 촉매제를 개발했다.

기존 촉매가 환경호르몬인 ‘비스페놀 A’를 80%밖에 제거하지 못했던 조건에서 연구팀이 개발한 촉매를 사용하면 1시간 이내에 95%이상을 제거할 수 있다. 특히 초음파와 결합하면 20분 이내에 ‘비스페놀 A’ 100% 제거하는 것을 확인했다. 또한 수 차례의 반복 및 재이용 실험에서도 약 93%의 높고 안정적인 제거효율을 확인할 수 있었다.

정경원 박사는 “이번 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”이라고 말했다.

이번 연구성과는 국제학술지 ‘울트라소닉스 소노케미스트리’(Ultrasonics Sonochemistry) 최신호에 게재됐다.

구본혁기자nbgkoo@heraldcorp.com

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