물속 오염물질 선택적으로 제거 '흡착제' 나왔다

카이스트 연구팀 개발

▲불소 다공성 고분자 칼럼을 이용한 유기 분자의 분리 전, 분리 후 농도 변화 관측자료.[자료제공=카이스트]

[아시아경제 정종오 기자] 물속 오염물질을 선택적으로 제거하는 흡착제가 개발됐다.

카이스트(KAIST, 총장 강성모) EEWS대학원 자패르 야부즈(Cafer T. Yavuz) 교수 연구팀이 물속의 유기 오염 물질을 선택적으로 제거할 수 있는 수(水)처리 흡착제는 내놓았다. 이번 제품은 불소를 기반으로 한 미소공성 고분자로 오염수 내의 물에 녹는 성질을 가진 미세 분자를 선택적으로 제거할 수 있다. 값싸면서 손쉽게 합성할 수 있고 재생 가능하다는 장점도 있다.

산업 개발과 지구 온난화로 수자원 오염은 가속화되고 있다. 농·산업 분야에서 다양한 신소재를 개발하고 응용하면서 하수, 폐수에 유입되는 오염 물질의 종류 또한 다양하다. 약물, 염료, 농약 등 크기가 작고 수용성이 높은 유기 분자들은 기존의 수(水)처리 공정을 통해 처리되지 않고 음용수(마실 수 있는 물)에 잔류해 인체에 피해를 줄 가능성이 높다.

기존의 수처리는 활성탄, 오존 분해, 역삼투 박막 등의 기술을 통해 이뤄진다. 이 같은 기술들은 물에 잘 녹지 않는 성질을 갖고 크기가 큰 유기 분자를 대상으로 하기 때문에 잘 녹고 크기가 매우 작은 유기 분자들은 현재의 수처리 시스템으로는 제거가 어렵다. 미세 분자들의 구조는 전하를 띠기 때문에 액상에서 분리가 쉽지 않다.

연구팀은 불소 기반의 다공성 유기 고분자 흡착제를 개발했다. 이 흡착제는 기공의 크기를 조절하는 방법을 통해 물에 존재하는 유기 분자 중 1~2나노미터 미만의 미세 분자만을 특정해 흡착하는 성능을 보인다. 화학적으로 유기 분자를 선택적으로 제거하기 위해서는 표적 물질과 강하게 상호작용할 수 있는 화학적 기능기가 필요하다. 불소 이온은 모든 원소 중 가장 전기 음성적이기 때문에 물속에서 전하를 띠는 유기 분자와 강하게 상호작용한다.

연구팀은 불소 기능을 함유함으로써 개발된 흡착제가 전하를 띠는 유기 분자를 중성인 분자보다 최대 8배 빠르게 흡착하고 제거함을 확인했다. 개발한 흡착제는 산업적 활용 가능성이 크고 회분식 공정 뿐 아니라 칼럼 공정을 통해서도 전하 및 크기에 따라 선택적 흡착이 가능하다.

야부즈 교수는 "불소 기능기가 가지는 전하의 선택성은 앞으로 담수화 재료 또는 수처리용 멤브레인 개발 등 다양한 기술에 응용 가능할 것"이라고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr