폐수 속 환경호르몬, 5분 만에 100% 분해했다

KIST·고려대 연구진

KIST 연구진이 건식기반 아크플라즈마 증착 공정을 통해서 개발한 고성능 코발트 단원자 촉매가 담지된 탄소나노섬유를 확인하고 있다./KIST

국내 연구진이 폐수에 녹아있는 환경호르몬을 신속하게 제거하는 기술을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 30일 계산과학연구센터 한상수 책임연구원, 극한소재연구센터 김상훈 책임연구원, 물질구조제어연구센터 김종민 선임연구원과 고려대 전기전자공학부 주병권 교수 연구팀이 친환경 건식 기반 아크 플라즈마 증착 공정을 통해 고성능 코발트 단원자 촉매를 만들고 이를 활용해 폐수 속 비스페놀류 환경호르몬을 제거하는 데 성공했다고 밝혔다.

아크 플라즈마 공정은 진공 상태에서 전압 펄스(파동)를 줘서 금속이나 세라믹을 증발시켜 물체 표면에 얇은 막을 입히는 기술이다. 이 방식으로 제작된 코발트 단원자 촉매에는 기존에 보고된 건식 공정의 단원자 촉매보다 더 많은 촉매 입자가 들어있다.

연구팀은 이렇게 만든 코발트 단원자 촉매를 오염수 처리 방법인 전기펜톤공정에서 과산화수소를 공급하는 전극 소재로 썼다. 그 결과 20ppm 농도의 신종 환경호르몬인 비스페놀F(BPF)를 5분 안에 100% 분해한다는 사실을 확인했다. BPF는 비스페놀류 물질 가운데 비스페놀A를 대체하는 물질로 개발됐다. BPA나 BPF 모두 생식, 발달, 지능뿐 아니라 다양한 대사성 질환에 영향을 주는 내분비교란물질이다.

연구팀은 반복 실험과 폐수 처리 테스트를 통해 촉매 안정성과 비스페놀류 제거를 검증했다. 도시 하수 처리장과 산업폐수 처리 시설에서 신종 오염물질을 제거한다는 사실을 확인했다.

김종민 선임연구원은 “이번 성과는 화학물질을 사용하지 않는 건식 공정 방식으로 고성능 단원자 촉매를 제작하고 이를 수 처리 분야까지 응용한 점에서 의의가 있다”고 말했다.

참고 자료

Carbon Energy(2024), DOI :https://doi.org/10.1002/cey2.582

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