'환경호르몬 분해' 과산화수소…친환경 전극 촉매로 생성

KIST·고려대 공동연구팀, 담지율 높은 코발트 전극촉매 개발
오염수 녹아든 비스페놀-프리, 5분내 완전 분해

김수연 KIST 박사(좌)와 황창규 KIST 연구원(우)이 과산화수소 생성용 코발트 단원자 증착 탄소나노섬유를 바라보고 있다.(한국과학기술연구원 제공)

(서울=뉴스1) 윤주영 기자 = 국내 연구진이 오염수에 녹아든 환경호르몬을 분해하는 과산화수소 생성용 전극 촉매를 친환경적 방식으로 만드는 데 성공했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 김종민 원내 물질구조제어연구센터박사, 한상수 계산과학연구센터 박사, 김상훈 극한소재연구센터 박사 및 주병권 고려대 전기전자공학부 교수 등 공동 연구팀의 성과를 30일 소개했다.

플라스틱, 인쇄 도료의 주요 원료인 비스페놀류는 생식·지능 발달 등에 악영향을 주는 환경호르몬이다. 수전해 기반 과산화수소로 이를 분해하는 방법이 연구되는 중이다.

여기엔 금속 등을 입힌 촉매가 쓰이는데 연구진은 아크 플라스마 증착 공정을 통해 코발트 단원자 촉매를 개발했다. 진공 상태서 큰 진폭의 전압·전류 또는 파동을 가해 원하는 두께로 금속 등을 코팅하는 기법이다.

코발트 등 금속 원자가 증착된 촉매는 전기화학적 과산화수소 합성에 쓰인다. 물에 풀은 뒤 전기-펜톤 공정 등을 거치며 된다.

KIST·고려대 연구진의 코발트 단원자 증착 전극촉매 생성 모식도(한국과학기술연구원 제공)

특히 공동연구진의 촉매 담지율은 금속 단원자로선 세계 최고 수준인 2.24 wt%(질량 백분율)다. 담지율이 높을수록 촉매 활성이 향상된다.

연구진은 촉매가 20ppm(100만분의 1, 1kg당 mg 수) 농도의 신종 환경호르몬 '비스페놀-프리'(BPF) 오염수로 촉매 성능도 확인했다. 촉매는 5분 내로 비스넬 프리를 완전 분해했다. 이 물질은 신경계 교란 및 다양한 건강 위험을 초래하는 것으로 알려졌다.

이를 응용하면 실제 대도시 주변 하수 처리장 또는 특정 산업폐수 처리 시설 등에도 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

김종민 KIST 박사는 "그간 코발트 등 타깃 금속을 단원자로 입히긴 어려웠다"며 "이번 성과는 화학물질을 사용하지 않는 건식 공정 방식으로 고성능 단원자 촉매를 제작하고 응용 가능성까지 확인한 데 의의가 있다"고 말했다.

본 연구는 국제 학술지 '카본 에너지'에 이달 5일 온라인 게재됐다.

legomaster@news1.kr