약한 전기로 물 속 오염물 제거한다

반영구적인 수처리 촉매 상용화 앞당겨

최근 강화된 수질 규제 등으로 새로운 수처리 방식 개발의 필요성이 제기된 가운데 한국과학기술연구원(KIST) 물질구조제어연구센터 김종식 박사팀이 분해가 어려웠던 수용성 오염물들을 분해시킬 수 있는 촉매와 필요한 공정을 개발했다고 21일 밝혔다.

기존 공정은 오염물들을 수질에 무해한 물 및 이산화탄소 등으로 전환하는 강력한 분해제인 라디칼을 이용해 오염물을 분해한다.

하지만 지속적인 오염물 분해를 위한 촉매 수명이 1회성이어서, 라디칼을 형성하는 라디칼 전구체(라디칼 형성을 위한 재료)를 끊임없이 공급해야 하는 단점을 가진다.

KIST 김종식 선임연구원/사진=KIST

KIST 연구진이 개발한 새로운 공정은 단순한 전기화학설비로 구성돼 있으며, 추가적인 분해제 공급이 필요하지 않다.

또 낮은 전압의 전원만 걸어주면 상용공정 대비 최소 2배 이상의 오염물 분해효율을 반영구적으로 제공한다.

KIST에서 개발된 공정은 단순하고 저렴한 방법에 의해 내구성 및 수명이 극대화된 라디칼 생성용 촉매 사용을 핵심으로 한다.

기존 공정에 적용된 촉매의 주요 역할은 라디칼 생산에만 국한돼 있다. KIST 연구진이 개발한 촉매는 단순히 라디칼을 생산하는 것 이외에 생성된 라디칼들을 촉매표면에 고정시킬 수 있다는 차별점을 지닌다. 또 낮은 전압만 걸어주면 촉매표면에 라디칼들을 반영구적으로 고정시킬 수 있다.

김종식 KIST 박사는 “라디칼에 의한 표면활성화 기작은 지금까지 보고된 바가 없는, 기존 수처리 촉매들의 한계를 넘어서는 발견”이라며 “현재 실험·계산 융합연구 및 공정최적화 연구가 마무리되면 하폐수 처리장에서 상용화할 수 있을 것”이라고 말했다.