KIST(한국과학기술연구원˙원장 이병권)는 최재우˙정경원 물자원순환연구센터 박사팀이 벼의 겉껍질 '왕겨'를 활용해 폐수에 포함된 환경호르몬 '비스페놀 A'를 효과적으로 처리할 수 있는 공정을 개발했다고 27일 밝혔다. 

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

특히 비스페놀 A는 플라스틱 제품 제조에 널리 상용돼 온 화학물질로 동물이나 사람 체내로 유입될 경우 내분비계의 정상적인 기능을 방해하거나 혼란시키는 환경호르몬 일종이다. 미국 국립보건연구소 산하 국립독극물프로그램(NTP)이 발표한 보고서에 따르면 유아의 경우 미량의 비스페놀 A에 노출되더라도 전립선이나 유선조직의 변화와 같은 영향을 받게 되고 암으로까지 발전할 수 있다고 발표한 바 있다.

KIST 박사팀은 폐수 처리 공정을 통해 물 속 오염물과 내분비계 교란물질인 환경호르몬을 제거하기 위해 왕겨를 이용한 친환경 바이오차(Biochar)를 활용했다.  바이오차는 산소공급이 제한된 조건에서 목재를 포함한 다양한 종류의 바이오매스를 열분해시켜 만들 수 있는 고상의 물질을 통칭한다.

연구진은 바이오차 표면에 나노크기의 이산화망간을 코팅해 나노복합체를 형성, 바이오차와 이산화망간이 갖고 있는 장점들을 기반으로 고효율 경제성을 확보할 수 있는 바이오차-나노복합체 촉매제를 개발했다. 

특히 나노복합체 합성 시 높은 재현성과 안정적이고 높은 활성도의 촉매제를 구현하기 위해 광물합성법 중 하나인 높은 열과 압력을 가하는 열수합성법(Hydrothermal method)을 이용했다. 이를 통해 3차원 형태의 계층화된 구조를 갖도록 하여, 넓은 표면적으로 인해 고도산화공정에 높은 효율을 보이는 것을 확인했다.

기존 촉매가 '비스페놀 A'를 80%밖에 제거하지 못했던 조건에 반해 연구진이 개발한 촉매는 1시간 이내에 95%이상을 제거할 수 있다. 초음파(20 KHz)와 결합해 20분 이내에 '비스페놀 A' 100% 제거하는 것을 확인했으며, 수 차례의 반복 및 재이용 실험에서도 약 93%의 높고 안정적인 제거효율을 확인할 수 있었다. 

정경원 박사는 "개발된 촉매제는 다양한 폐자원을 활용할 수 있기 때문에, 대체가능 물질에 대한 추가 연구를 통해 다양한 바이오매스 활용을 통한 폐자원 순환형 촉매제 개발을 예정 중"이라 말했다.

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"고 덧붙였다. 

이번 연구는 KIST 기관고유사업으로 수행됐다. 연구결과는 'Ultrasonics Sonochemistry' 최신호에 게재됐다.