재사용 가능한 고효율 대면적

수은 흡착제 개발

 

 - 전도성고분자-셀룰로오스 기반 흡착 소재 기술 적용 … 재사용 가능

 - GIST 윤명한 교수팀, Journal of Material Chemistry A 논문 게재

 

 

 

 

□ 물속 수은의 90% 이상을 제거하면서도 수차례 반복해서 사용할 수 있는 흡착제 소재기술이 개발됐다. 일회용인 기존 흡착제와 달리 강한 산성인 오염 수(水)에서도 재사용이 가능해 중금속 제거 비용 절감에 기여할 것으로 기대된다.

 

  ∘ GIST(광주과학기술원) 윤명한 교수팀(신소재공학부)은 화학과 홍석원 교수, 지구․환경공학부 한승희 교수팀과 함께 높은 흡착 효율을 유지하면서 대면적으로 제조할 수 있는 재사용 가능 흡착제를 개발했다.

 

□ 일반적으로 흡착을 통한 중금속 제거는 다공성 흡착제*에 중금속을 부착시키는 방식을 이용하는데, 충분히 흡착될 때까지 시간이 오래 걸리고 강한 산성(pH1~6)인 오염수(水)에서는 흡착 효율이 급감하는 문제점이 있다. 또한 한번 흡착된 중금속을 떼어내기 어려워 흡착제를 재활용하지 못하기 때문에 많은 비용이 들었다.

 

  * 다공성 흡착제: 균일한 크기의 기공 구조가 발달한 물질로, 활성탄과 제올라이트, 실리카겔 등이 있다.

 

  ∘ 최근에는 나노 입자나 그래핀 소재를 이용해 흡착제의 표면적을 늘려 효율을 높인 중금속 흡착소재가 개발되고 있지만, 대부분 대량생산이 어렵고 가격 경쟁력이 약해 사업화 가능한 기술로는 한계가 있는 상황이다.

 

 

 

[그림 1]대면적, 재활용 가능한 중금속 흡착제.(a) 섬유상 기판에 전도성 고분자를 균일하게 도포시켜 대면적으로 생산한 중금속 흡착제 사진. (b) 물 속 수은이온을 흡착하고 제거하는 공정(5회) 과정에서도 90% 이상의 높은 제거 효율을 나타낸 결과를 담은 그래프. 위 그림에서 보이는 것처럼 본 연구에서 개발된 대면적 중금속 흡착제는 수번 재활용이 가능하며 높은 효율로 물속 중금속을 흡착 제거할 수 있음을 알 수 있다.

 

 

 

□ 연구팀은 간단하면서도 친환경적인 방법인 기상중합법을 이용해 마이크로-나노 복합 구조를 가지는 전도성고분자-셀룰로오스 복합체를 합성했으며, 이를 이용해 강한 산성 조건에서도 물 속 수은을 90% 이상 흡착할 수 있는 소재기술을 개발했다.

 

  ∘ 연구팀은 고농도 수은(50~250ppm) 오염수(水)에 새로 개발한 흡착제를 넣고 1시간 동안 교반시킨 결과, 90% 이상의 흡착 효율로 단시간에 물속 수은을 제거했다.

 

  ∘ 또한 대면적으로 흡착제를 제작할 수 있었으며, 간단한 산(酸) 처리를 통해 흡착된 수은을 제거한 뒤 흡착제를 재사용한 결과 5회의 반복 실험 과정에서 모두 90% 이상의 높은 흡착 효율을 얻을 수 있었다.

 

□ 윤명한 교수는 “국제수은협약에 따라 ‘탈(脫)수은사회’로의 전환을 위해 지난해 말 수립된 정부의 ‘수은관리 종합대책(2016~2020)’으로 수은 모니터링 강화, 친환경적인 수은 회수‧매립을 위한 관리 법령 강화가 예상된다”며 “이번에 개발한 흡착 소재기술은 수은의 사용‧배출‧폐기와 관련한 산업 전반에 걸쳐 다양한 방식으로 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

 

□ 이번 연구는 GIST 기술사업화센터의 지원을 받아 수행됐으며 논문은 재료 분야 권위지인 저널 오브 머티리얼 케미스트리 A(Journal of Material Chemistry A)에 지난 6월 23일 온라인 판에 게재됐다.    <끝>