“물 속 오염물질 99.9% 완벽제거” DGIST, 친환경 흡착소재 개발

대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학과 박치영 교수팀은 수중 페놀계 유기오염물을 초고속으로 완전히 제거 가능한 ‘비정형 다공성 고분자 소재’를 개발했다. 이 소재는 광열효과를 바탕으로 물속 미세플라스틱뿐만 아니라 크기가 매우 작은 VOC(휘발성 유기화합물)의 효율적 제거가 가능하며, 높은 가격 경쟁력을 갖췄다는 평가다.

화학 산업의 급속한 발전으로 나타난 수질오염은 환경오염에서 대표되는 문제로 이를 해결하기 위한 다양한 수질 정화 기술 및 소재들이 개발됐다. 하지만 기존 흡착 메커니즘을 기반으로 하는 탄소 기반 다공성 소재는 흡착 속도가 느리고, 재활용을 위해 높은 열에너지가 필요하다는 한계점이 있었다.

연구팀은 저렴하고 효과적인 전구체(화학 반응에서 반응에 참여하는 물질)를 반응시켜 흡착 성능과 광열 특성이 뛰어난 다공성 고분자를 합성에 성공했다. 해당 고분자에 추가적인 산화 반응을 실험하고, 그 결과를 바탕으로 친수성 작용기를 도입해 수중 환경에서 미세 오염물질의 빠른 흡착을 가능하게 했다.

연구팀은 개발된 고분자가 가진 넓은 범위의 빛 흡수 및 흡수된 빛의 열 전환 능력을 통해 태양 에너지를 구동력으로 물을 증발할 수 있는 수처리 분리막을 제작했다. 그 결과, 산화된 고분자가 코팅된 수처리 분리막이 태양광을 통해 페놀계 오염물 정화가 가능함을 확인했다.

박치영 교수는 “이번에 개발한 기술은 수중 페놀계 미세플라스틱 및 VOC 오염물을 초고속으로 99.9% 이상 제거하는 독보적인 수질 정화 기술”이라면서 “경제성이 우수하고, 전력이 없는 지역에서도 오염수를 정화해서 식수를 공급할 수 있는 범용성을 확보한 기술이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

한국연구재단 지원으로 수행된 이번 연구결과는 재료 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스’ 2022년 50호 표지 논문으로 선정돼 게재됐다.

구본혁 기자