폐수를 최소 에너지로 99%이상 정화했다

한국 등 6개국 공동연구로 성과
염분과 유기물 한번에 정화시켜
18번이상 재사용해도 성능 유지

물

[파이낸셜뉴스] 잦은 폭우로 하천이 범람하면서 오폐수 우려가 커지고 있는 가운데 우리나라를 포함한 국제 공동연구진이 폐수를 고효율로 99% 이상 정화할 수 있는 전기투석용 여과막(멤브레인)인 '박막 복합 나노다공성 막(TFC NPM)'을 개발했다. 이 여과막은 지금까지 산업에 쓰이던 것과 달리 염분과 유기물을 한번에 걸러낼 수 있다.

또한 여과막에 오염물질이 달라붙지 않아 18번 이상 반복 사용해도 성능이 떨어지지 않았다. 연구진이 이 여과막의 정화성능을 테스트할 결과, 이 여과막은 1㎏의 물을 정화하는데 5.86㎾h의 최소 전력이 쓰였다. 기존 여과막과 비교해 33.5% 에너지를 절약했다.

국제공동연구진이 개발한 전기투석용 여과막은 폐수에서 염분과 유기물 농축액을 99% 이상 한번에 분리해 냈다. 영국 바스대학 제공

한국에너지공과대학교 에너지신소재학과 서동한 교수는 13일 "홍합에서 영감을 받아 도파민으로 전기투석용 여과막에 항생제를 밀어내는 폴리에틸렌이민을 코팅했다"고 설명했다. 도파민은 홍합이 만들어내는 단백질로 접착제 역할을 한다. 여과막에 폴리에틸렌이민이 잘 코팅돼 떨어지지 않도록 도파민을 사용한 것이다.

전기투석용 여과막은 폐수가 담겨 있는 정화통에 전기를 걸어주면 여과막을 사이에 두고 음극에는 양이온이 많은 오염물질이, 양극에는 음이온이 많은 오염물질이 모이면서 물을 정화한다. 보통의 여과막은 시간이 지날수록 오염물질이 끼면서 정화 성능이 떨어지고 전기 사용량이 늘어난다.

연구진이 만든 여과막의 특징은 화학물질이 들러붙지 않아 여러번 사용할 수 있다. 여과막이 오염되지 않는 이유는 화학물질보다 작은 구멍과 화학물질을 밀어내는 성질때문이다.

서동한 교수는 이번 공동연구에서 도파민과 폴리에틸렌이민의 코팅층이 어떻게 좋은 성능을 내는지 분석하는 부분을 담당했다. 서 교수는 "여과막의 구멍이 오염물질보다 작은 구멍이어서 막에 낄 염려가 없다"고 설명했다. 또한 "대부분의 항생제가 음극의 성질 띄고 있는데 폴리에틸렌이민도 음극이어서 서로 밀어내게 돼 막에 달리붙지 않게 된다"고 덧붙였다.

한편, 이번 새로운 여과막 개발은 이영무 한양대 교수와 서 교수를 비롯해 영국, 중국, 싱가포르, 호주, 벨기에 연구진이 함께 참여해 국제학술지인 '네이처 워터(Nature Water)'에 발표됐다.
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