커피 찌꺼기, 중금속 폐수 필터로 재탄생…KIST, 필터 제조 기술 개발

연간 15만톤 규모의 커피 찌꺼기…재활용 길 열려

나노복합필터 현미경 사진 (한국과학기술연구원 제공) 2022.12.02 /뉴스1

(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 연간 15만톤에 달하는 커피 폐기물로 반도체 폐수를 정화하는 기술이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 이민욱 박사 연구팀이 김영관 동국대학교 화학과 교수 연구팀과 공동으로 커피 찌꺼기를 활용해 구리이온 제거용 나노복합필터를 개발하는 데 성공했다고 4일 밝혔다.

커피 한 잔을 내리면 커피콩의 약 99% 이상이 찌꺼기로 버려지는 것으로 알려졌다. 국회입법조사처의 2019년 자료에 따르면 한국의 연간 커피 폐기물은 약 15만톤에 달한다.

커피 찌꺼기의 표면은 다공성 구조일 뿐 아니라, 음전하를 띠고 있는 다양한 기능기로 구성되어 있어 양전하를 띠는 폐수 속 중금속을 흡착하는 데 활용되고 있다. 그러나 기존 연구는 커피 찌꺼기를 물에 푸는 방식이었기 때문에 쓰고 난 커피 찌꺼기를 다시 수거해야 한다는 한계가 있었다.

연구팀은 KIST 전북분원이 보유한 복합소재 기술을 활용해 흔히 사용하는 캡슐커피 안의 커피 찌꺼기를 나노복합 필터로 만드는 기술을 개발했다.

이번 기술은 세척이나 불순물 제거와 같은 별도의 전처리 공정 없이 커피 찌꺼기를 생분해성 플라스틱인 PCL과 결합시키는 방식이다.

연구팀은 커피 찌꺼기-PCL 복합용액을 전기방사하여 촘촘하고 균일한 형태의 나노복합필터를 제조했다.

이렇게 제조된 소재 높은 중금속 제거 효율을 달성했다. 이 기술을 활용하면 캡슐 커피 1개(약 5g)으로 약 10L의 폐수를 정화할 수 있는 나노복합필터를 제조 가능하다.

이민욱 KIST 박사는 "이번 연구는 환경오염의 원인이 되는 폐기물을 간단하게 복합 소재로 만들어 경제적이면서도 친환경적인 수처리 기술을 개발했다는 점에서 의미가 있다"며 "앞으로는 커피 찌꺼기를 표면처리 하거나 다른 자연소재를 탐색해 친환경적이면서도 성능이 높은 다양한 필터를 개발할 계획"이라고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 나노·미래소재원천기술개발사업(소재혁신선도프로젝트)과 산업통상자원부의 탄소저감형 석유계 원료 대체화학공정개발사업의 지원을 받아 수행됐다.

이한비 인턴연구원이 제1저자로 참여한 연구논문은 수자원 처리 분야의 국제 학술지 '수처리 공학'(Journal of Water Process Engineering) 최신호에 온라인 게재됐다.

seungjun241@news1.kr