UNIST, 난분해 유해물질 과불화화합물 처리 기술 개발

UNIST 연구팀(왼쪽부터 김귀용 교수, 김병조 교수, 도성훈 연구원, 엄상민 연구원)

울산과학기술원(UNIST)이 과불화화합물 처리 기술을 개발했다. 과불화화합물은 한번 환경에 유출되면 수백 년간 자연 분해되지 않아 '영구 화학물질'로 불린다.

UNIST는 김귀용 지구환경도시건설공학과 교수팀과 김병조 반도체소재·부품대학원 교수팀(이하 김 교수팀)이 전도성 고분자를 이용해 물속에 저농도로 퍼져 있는 과불화화합물을 흡착·농축한 후 이를 전기 분해하는 신기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

과불화화합물은 프라이팬 코팅, 방수 의류 제조, 반도체 공정 등에 쓰는 물질로 자연에서는 거의 분해되지 않는다. 최근에는 과불화화합물이 극미량만 들어 있어도 건강에 영향을 줄 수 있다는 연구가 잇따르면서 우리나라, 미국 등은 음용수에 포함된 과불화화합물 함량을 리터당 나노그램 수준 이하로까지 규제하는 추세다. 저농도의 과불화화합물 폐수까지 효율적으로 처리할 수 있는 기술 필요성이 대두되는 이유다.

김 교수팀은 전도성 고분자를 이용해 저농도 폐수에서 과불화화합물을 농축해 걸러낸 후 이를 전기 분해로 처리하는 기술을 개발했다. 전도성 고분자의 성질이 고분자에 걸리는 전압 방향 등에 따라 바뀐다는 점에 착안해 나온 기술이다.

전도성 고분자의 전기적 상태 변화에 따른 과불화화합물 흡착 및 탈착 매커니즘

전도성 고분자를 코팅한 전극을 폐수에 넣고 전압을 가하면, 마치 자석이 철가루를 끌어모으듯 과불화화합물을 전극 표면에 모을 수 있다. 이 때 전압 방향을 바꾸면 전극에 붙어 있던 과불화화합물이 다시 떨어져 나온다. 이 원리를 이용해 물속에 희석돼 떠다니던 과불화화합물만 선택적으로 골라낸 후 따로 처리하면 기존 저농도 상태보다 훨씬 적은 전기에너지로 과불화화합물을 처리할 수 있다.

김 교수팀은 기존 전기화학 분해 방식보다 20배 이상 낮은 전기에너지로 과불화화합물을 분해하고, 하수 처리수, 수돗물 같은 복잡한 수질 조건에서도 적용 가능하다는 점을 확인했다.

분해조 하나에 과불화화합물을 모으는 흡착 전극과 이를 분해하는 전극이 함께 들어간 정화 시스템도 개발했다. 분리와 분해를 연속적으로 진행해 과불화화합물 처리 공정을 보다 단순화할 수 있는 시스템이다.

현재 저농도 과불화화합물 폐수는 활성탄 등을 이용해 과불화화합물을 흡착시킨 뒤 이를 고온에서 소각하거나 매립하는, 즉 '분리'와 '처리' 단계가 구분된 방식으로 처리된다. 특히 매립 처리의 경우, 과불화화합물이 자연계에서 분해되는 것이 아닌 '격리' 수준에 그친다는 문제를 안고 있다.

김귀용 교수는 “저농도 과불화화합물 폐수 처리에 효과적인 대안이 될 수 있다. 기존 기술과 달리 분리와 처리 단계를 일원화하고, 분리한 과불화화합물을 매립이나 소각하는 것이 아닌 분해까지 할 수 있다는 것도 차별점”이라고 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단, 산업통상부 한국산업기술진흥원의 지원을 받았고, 환경과학기술(Environmental Science & Technology)에 1월 13일자에 실렸다.

울산=임동식기자 dslim@etnews.com

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