[뉴 프런티어] 하이브리드 고도산화 촉매 개발 눈앞

가천대 산학협력단

한국 토양과 지하수 환경시장을 국내 제품으로 대체할 수 있는 하이브리드 고도산화촉매 개발이 막바지에 접어들었다. 이영철 가천대 산학협력단 교수팀은 2014년 환경부 GAIA 3단계 연구사업의 일환으로, 지하수의 유기오염물 고도산화 하이브리드 촉매 개발에 착수했다. 자철광(Fe3O4)과 이산화티타늄(TiO2)을 결합한 하이브리드 고도산화촉매가 주인공이다.

유기오염물 산화공정을 구현하려면 광촉매능 및 광펜톤 고급산화공정을 거쳐야 한다. 이번에 연구 개발된 자철광과 이산화티타늄 하이브리드 고도산화촉매는 기존 제품보다 유기오염물을 빠른 시간에 무해화할 수 있고 우수한 항균력도 갖고 있다. 연구팀은 이 두 물질을 합성하기 위해 신규 수용성 아미노점토를 주형으로 사용하고 나노입자 주형으로 나노입자를 합성하는 창의적인 접근법을 사용했다.

연구팀은 유기오염물 고급산화공정을 통해 망간과 철을 제거하고 항균 처리까지 가능한 사업 모델을 제시했다. 상수도 정수 과정에서 최종 소독용으로 활용될 전망이다. 현재는 처리비용이 낮고 미생물 증식억제 효과도 좋은 염소 소독을 일반적으로 사용하고 있다. 문제는 염소소독은 유기물질 또는 유기화합물이 유입되면 식수에서 악취가 나고 발암물질도 생성될 수 있다는 점이다. 고도산화촉매는 독성과 용해성이 없는 데다 값이 싸고 유지 관리도 쉽다. 안전하면서 경제적인 처리방법이 될 수 있다.

이영철 교수

산화촉매법은 다른 적조 및 녹조 처리 기술과 비교할 때 시스템을 설치하기가 쉽고 유지 관리 능력도 우월해 식물성 플랑크톤 제거에 효과를 나타낼 것으로 보인다. 분해가 어려운 물질과 중금속 물질을 함유하고 있는 매립지 침출수의 수질 오염 방지에도 쓸 수 있다. 고도산화촉매는 암모니아성 질소 제거율이 98%에 달해 침출수 처리에 유용하다. t당 침출수 처리비용은 약 4500원~5000원 이하로 경제적인 수준이다.

이 교수는 “고도산화촉매는 대량 생산이 중요하다”며 “단가를 낮추기 위해 재사용하는 방안도 연구하고 있다”고 설명했다. 그는 “유기오염물 분해와 중금속 흡착이란 상충되는 난제를 해결할 수 있는 듀얼 모드 형식의 고도산화촉매 개발에 나설 계획”이라고 말했다.