국내 연구진이 저렴하게 하수와 폐수를 처리할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다.

한국과학기술연구원(KIST) 물질구조제어연구센터 김종식 박사팀은 비교적 구하기 쉬워 저렴한 니켈을 이용한 촉매를 만들어 오폐수 속에 섞여 있는 수용성 오염물을 효율적으로 분해시킬 수 있는 공정을 개발했다고 14일 밝혔다. 이번 연구결과는 촉매 분야 국제학술지 ‘어플라이드 캐탈리시스B:환경’ 최신호에 실렸다.

산업 현장에서 배출되는 산업 하수와 폐수는 그대로 강이나 바다에 배출될 경우 사람들에게 치명적인 결과를 가져올 수 있다. 이 때문에 공업용 하수와 폐수에 포함된 염료, 항생제, 중금속 등 각종 오염물을 환경과 인체에 무해한 물과 이산화탄소 등으로 분해하기 위해 OH라디칼이라는 분해제를 사용한다. 문제는 수(水)처리 효율이 낮고 한 번 밖에 사용할 수 없는 철 촉매가 쓰인다. 많은 과학자들이 이런 문제를 해결하기 위한 연구를 했지만 대부분이 공정개선 수준이었다.

연구팀은 철 이외의 금속, 흔히 비철금속 소재들이 하수와 폐수 처리용 촉매로 사용될 수 있다는 점에 주목했다. 연구팀은 철과 물리적, 화학적 특징이 유사한 망간, 코발트, 니켈, 구리 등을 이용해 촉매를 만들어 연구한 결과 니켈을 이용한 니켈황화물 촉매가 오염물 분해에 효과적이고 촉매 사용의 지속성에도 도움이 된다는 사실을 밝혀냈다.

연구팀이 개발한 니켈황화물 촉매는 기존 철 촉매보다 9배 정도 향상된 분해 성능을 보였다. 특히 1회성 철 촉매와는 달리 여러 번 사용가능해 경제적 이점도 우수한 것으로 나타났다. 이와 함께 오폐수를 처리하는데 필요한 라디칼이 촉매표면에서 떨어지는 탈착 단계가 용이할 수록 오염물이 보다 효과적으로 분해된다는 사실을 처음으로 밝혀내기도 했다.

김종식 박사는 “이번 연구는 물 속 오염물 처리를 위한 차세대 촉매 개발과 관련 메커니즘과 효용성을 처음 검증한 것으로 추가 연구를 통해 상용화를 위한 니켈황화물 촉매의 표면 개선에 나설 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr