KIST 연구진이 개발한 오염물 분해하는 라디칼 생성용 촉매 모식도.[제공=KIST]

- KIST 김종식 박사팀, 기존 2배 이상 분해효율 나타내

[헤럴드경제=구본혁 기자] 최근 더 깨끗한 물을 사용하기 위해서 하수나 폐수에 존재하는 염료, 항생제 등 기존 방식으로는 분해하기 어려운 오염물들을 효율적, 지속적으로 분해하는 공정 개발에 대한 필요성이 제기되고 있다.

한국과학기술연구원(KIST) 물질구조제어연구센터 김종식 박사팀은 분해가 어려웠던 수용성 오염물들을 효율적이고 지속적으로 분해시킬 수 있는 촉매와 그에 필요한 공정을 개발했다고 21일 밝혔다.

기존 상용화된 공정은 오염물들을 수질에 무해한 물 및 이산화탄소 등으로 전환하는 강력한 분해제인 라디칼을 이용해 오염물을 분해한다. 하지만 지속적인 오염물 분해를 위한 촉매의 수명이 1회성이어서, 라디칼을 형성하는 라디칼 전구체를 끊임없이 공급해야 하는 치명적인 단점들을 가진다.

KIST 연구진이 개발한 새로운 공정은 단순한 전기화학 설비로 구성돼 있으며, 추가적인 분해제의 공급이 필요하지 않다. 또한 낮은 전압의 전원만 걸어주면 상용공정 대비 최소 2배 이상의 오염물 분해효율을 반영구적으로 제공한다.

이 공정은 단순하고 저렴한 방법에 의해 내구성 및 수명이 극대화된 라디칼 생성용 촉매 사용을 핵심으로 한다. 기존 공정에 적용된 촉매의 주요 역할은 라디칼 생산에만 국한됐는데, 이와는 대조적으로 단순히 라디칼을 생산하는 것 이외에 생성된 라디칼들을 촉매표면에 고정시킬 수 있다는 차별점을 지닌다. 또한 낮은 전압만 걸어주면 촉매표면에 라디칼들을 반영구적으로 고정시킬 수 있음이 실험과학 및 계산과학으로 규명됐다.

김종식 박사는 “이와 같은 라디칼에 의한 표면활성화 기작은 지금까지 보고된 바가 없는, 기존 수처리 촉매들의 한계를 넘어서는 창조적인 발견”이라며 “현재 실험ㆍ계산 융합연구 및 공정최적화 연구를 진행 중이며, 하폐수 처리장으로 상용화될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구성과는 촉매분야 과학전문지 ‘Applied Catalysis B: Environmental’ 최신호 온라인판에 게재됐다.

구본혁기자nbgkoo@heraldcorp.com