오폐수 정화하는 분리막이 전기도 만든다

KIST-명지대, 새로운 분리막 개발
10㎠ 분리막에서 16.44㎼ 전기 생산
1시간에 10리터의 폐수를 정화해 내

재료 분야 국제학술지인 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)'에 실린 KIST-명지대 공동연구진의 전력발생 물정화 분리막. KIST 제공

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술연구원(KIST) 전자재료연구센터 장지수 박사팀과 명지대 신소재공학과 윤태광 교수팀이 오·폐수를 정화하는 동시에 전기까지 만드는 분리막을 개발했다. 10㎠ 크기로 만든 분리막은 최대 전력 16.44㎼를 만들어 냈으며, 1시간동안 10리터의 물을 정화했다.

장지수 박사는 7일 "현재 사용되고 있는 일반적인 정수 필터용 분리막에 고분자 물질을 코팅한 것"이라며 "단순한 용액 프린팅 공정을 통해 크기 제한 없이 제작이 가능하기 때문에 제작 단가와 공정에 소요되는 시간을 동시에 절감해 상용화 가능성이 크다"고 말했다.

연구진은 현재 물을 정화시키는데 사용되고 있는 다공성 필터 분리막 위에 고분자 물질을 놓고 1시간 동안 60도의 열을 가해 코팅했다. 이 방식으로 만든 10㎠ 크기의 분리막은 물이 흐르는 방향을 제어해 수직으로 관통하면 정화되고, 수평방향으로 확산하면 직류 전기를 만들어냈다.

이 분리막이 전기를 만드는 원리는 간단하다. 예를들어 A4 용지 한쪽에 물방울을 떨어뜨리면 젖어들어가면서 옆으로 퍼진다. 이때 분리막 위의 코팅막이 전기가 통하는 물질과 함께 코팅돼 전기가 발생하는 원리다.

또한 물을 수직으로 떨어뜨리면서 압력을 가하면 미세플라스틱이나 중금속 입자 등을 걸러내 마실 수 있는 물로 정화시킬 수 있다.

KIST-명지대 공동연구진이 개발한 전력발생 물정화 분리막은 수직으로 물이 통과하면서 정화되고 수평으로 물이 퍼지면서 전기가 만들어진다. KIST 제공

분리막 성능 측정 결과, 10㎚(1억분의 1m) 이하의 오염물질을 95%이상 제거해 폐수에 섞여있는 미세플라스틱이나 중금속 입자 등을 정화했다. 또 10㎕(마이크로 리터)의 물만으로도 3시간 이상 전기를 만들었다.

장지수 박사는 "이번에 분리막을 10㎠ 크기로 만들어 성능을 측정했지만 더 크게 만들거나 병렬로 연결해 전기를 더 많이 만들어낼 수 있다"고 설명했다.

한편, 연구진은 이번 연구 결과를 재료 분야 국제학술지인 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)'에 발표했으며, 학술지 표지논문으로 선정됐다.
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