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[사이테크 플러스] '햇볕 쬐면 자동 세척'…고효율 광촉매 수처리 분리막 개발

송고시간2020-11-10 12:00

KIST 연구팀 "분리막-광촉매 기술 융합…햇볕 쬐면 분리막 표면 오염물질 99.9% 제거"

(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 수처리 분리막 표면에 쌓이는 미생물 등 오염물질을 햇볕을 쫴 제거할 수 있는 고효율 광촉매 분리막 기술을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 10일 물자원순환연구센터 변지혜 박사·홍석원 단장 연구팀이 수처리용 분리막의 고질적 문제인 미생물에 의한 표면 오염을 햇빛을 받으면 활성화되는 광촉매를 이용해 자동으로 세척할 수 있는 분리막 소재를 개발했다고 밝혔다.

햇빛으로 재생할 수 있는 수처리 분리막
햇빛으로 재생할 수 있는 수처리 분리막

[한국과학기술연구원 제공. 재판매 및 DB 금지]

수처리 분리막 기술은 바닷물을 담수로 만들 때나 하수 처리, 수돗물을 생산하는 정수 공정 등에서 다양하게 사용된다. 그러나 수처리 분리막은 표면에 미생물이 달라붙어 자라고 유기 염료 등이 쌓이면서 필터 성능이 떨어지는 문제가 있다.

이 때문에 현재 사용되는 불소계 고분자(PVDF) 분리막 등은 일주일에 한 번 6시간 정도 화학약품 등으로 세척해야 해 비용이 많이 들고 분리막이 약품에 손상되기도 한다.

연구팀은 이 연구에서 햇빛의 가시광선에 반응하는 광촉매 물질(CPE)을 기존 PVDF 수처리 분리막 표면에 화학결합으로 고정, 빛을 받으면 활성화되면서 표면에 쌓인 유기 염료와 중금속은 물론 미생물 등 생체막까지 모두 제거하는 고효율 광촉매 수처리 분리막을 개발했다.

농도 미생물 오염수 여과 후 자연광 처리로 분리막의 물 투과 성능이 완전히 회복됨을 보여줌. [한국과학기술연구원 제공. 재판매 및 DB 금지]

농도 미생물 오염수 여과 후 자연광 처리로 분리막의 물 투과 성능이 완전히 회복됨을 보여줌. [한국과학기술연구원 제공. 재판매 및 DB 금지]

광촉매 수처리 분리막을 고농도 오염수에서 사용한 뒤 햇빛에 1시간 정도 노출하자 분리막 표면에 쌓인 고농도 대장균 및 황색포도상구균 같은 박테리아와 박테리오파지 등 바이러스가 99.9% 제거되는 것으로 나타났다.

염료 등 유기 오염물질과 크롬 등 중금속도 제거됐으며, 분리막에 결합된 광촉매의 친수성(hydrophilic) 덕분에 10회 이상 반복 시험 후에도 오염물 제거 성능은 물론 물의 막 투과율이 97% 이상으로 유지됐다.

변지혜 박사는 "이 연구에서 자연광을 이용한 광촉매 기술과 수처리 분리막 기술을 결합, 수처리 공정 효율을 높일 수 있음을 보였다"며 "분리막을 대형화하고 내구성을 높이는 후속 연구를 통해 수처리 분리막 시장을 선도할 차세대 분리막 신소재 개발에 힘쓸 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제학술지 '응용 촉매 B : 환경'(Applied Catalysis B:Environmental) 최신호에 게재됐다.

KIST 변지혜 박사(왼쪽)와 홍석원 단장
KIST 변지혜 박사(왼쪽)와 홍석원 단장

[한국과학기술연구원 제공. 재판매 및 DB 금지]

scitech@yna.co.kr

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