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약한 전기만으로 물 속 오염물 제거한다

김종식 KIST 박사팀 낮은 전압으로 촉매 표면 활성화
물·전기로 오염물 제거···반영구적 수처리 촉매 상용화 앞당길 전망
김종식 KIST 박사(제1저자)는 정근홍 육군사관학교 물리화학과 부교수(공저자)와 함께 수용성 오염물을 효율적이고 지속적으로 분해할 수 있는 촉매와 그에 필요한 공정을 개발했다. <사진=KIST 제공>김종식 KIST 박사(제1저자)는 정근홍 육군사관학교 물리화학과 부교수(공저자)와 함께 수용성 오염물을 효율적이고 지속적으로 분해할 수 있는 촉매와 그에 필요한 공정을 개발했다. <사진=KIST 제공>

수질 개선 요구가 잇따르고 있는 가운데 새로운 수처리 방식의 개발이 이뤄졌다. 오염물을 물과 전기만으로 제거할 수 있어 반영구적인 수처리 촉매 상용화를 앞당기는 데 기여할 수 있을 전망이다.

KIST(한국과학기술연구원·원장 이병권)는 김종식 물질구조제어연구센터 박사팀이 분해가 어려웠던 수용성 오염물들을 효율적이고 지속적으로 분해할 수 있는 촉매와 그에 필요한 공정을 개발했다고 21일 밝혔다. 

기존에 상용화된 공정은 오염물들을 수질에 무해한 물과 이산화탄소 등으로 전환하는 강력한 분해제인 '라디칼'을 이용해 오염물을 분해해왔다. 하지만 지속적인 오염물 분해를 위한 촉매의 수명이 일회성이어서, 라디칼 형성을 위한 재료를 끊임없이 공급해야 하는 한계를 지녔다. 

연구진이 개발한 새로운 공정은 단순한 전기화학 설비로 구성돼 있으며, 추가적인 분해제의 공급이 필요하지 않다. KIST에서 개발한 공정은 내구성과 수명이 극대화된 라디칼 생성용 촉매 사용을 핵심으로 한다. 기존 공정에 적용된 촉매의 주요 역할은 라디칼 생산에만 국한돼 있지만, 이번에 개발된 촉매는 단순한 라디칼 생산 이외에도 생성된 라디칼을 촉매 표면에 고정할 수 있는 차별점을 지닌다. 

또한 낮은 전압만 걸어주면 촉매 표면에 라디칼을 반영구적으로 고정할 수 있다. 김종식 박사는 "이와 같은 라디칼에 의한 표면활성화 기작은 지금까지 보고된 바가 없다"라며 "기존 수처리 촉매들의 한계를 넘어서는 창조적인 발견으로 현재 실험·계산 융합연구 및 공정 최적화 연구를 진행 중"이라고 밝혔다. 그러면서 김 박사는 "하수·폐수 처리장에서 상용화될 수 있을 것"으로 내다봤다. 

이번 연구 결과는 촉매 분야에서 최고 권위를 자랑하는 'Applied Catalysis B: Environmental' 최신 호에 온라인 게재됐다. 
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