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프라이팬.[헤럴드DB]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 수백 년간 자연 분해되지 않는 탓에‘영구 화학물질’로 불리는 과불화화합물을 처리하는 새로운 기술이 개발됐다.

UNIST(울산과학기술원) 지구환경도시건설공학과 김귀용 교수와 반도체소재·부품대학원 김병조 교수팀은 전도성 고분자를 이용해 물속에 저농도로 퍼져 있는 과불화화합물을 흡착시켜 농축한 뒤 이를 전기 분해하는 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

과불화화합물은 프라이팬 코팅,방수 의류 제조,룰렛 게임 추천반도체 공정 등에 쓰는 물질로,자연에서는 거의 분해되지 않는다.최근 과불화화합물이 극미량만 들어있어도 건강에 영향을 줄 수 있다는 연구가 잇따르면서,우리나라,미국 등에서는 음용수에 포함된 과불화화합물의 함량을 리터당 나노그램 수준 이하로까지 강화하고 있는 추세다.저농도 과불화화합물 폐수까지도 효율적으로 처리할 수 있는 기술 필요성이 대두되는 이유다.

연구팀은 전도성 고분자를 이용해 저농도 폐수에서 과불화화합물을 농축하고 이를 다시 분리해 전기 분해할 수 있는 기술을 개발했다.전도성 고분자의 성질이 고분자에 걸리는 전압 방향 등에 따라 바뀌는 점에 착안한 기술이다.

전도성 고분자 폴리아닐린의 전기적 상태 변화에 따른 과불화화합물 흡·탈착 메커니즘.[UNIST 제공]

이 전도성 고분자가 코팅된 전극을 폐수에 넣고 전압을 가하면,고분자가 마치 자석이 철가루를 끌어모으듯 과불화화합물을 표면에 모을 수 있다.전압 방향을 바꾸면 전극에 붙어 있던 과불화화합물이 다시 떨어져 나온다.이 원리를 이용해 물속에 희석되어 떠다니던 과불화화합물만 선택적으로 골라내어,고농도로 모은 뒤 따로 처리하면 저농도 상태보다 훨씬 적은 전기에너지로 처리할 수 있게 된다.

연구팀은 이 방식을 적용해 기존의 전기화학 분해 방식보다 20배 이상 낮은 전기에너지로 과불화화합물을 분해했으며,하수 처리수,수돗물과 같은 복잡한 수질 조건에서도 적용될 수 있음을 확인했다.

또 분해조 하나에 과불화화합물을 모으는 흡착 전극과 이를 분해하는 전극이 함께 들어간 정화 시스템까지 만들었다.분리와 분해가 연속적으로 이뤄질 수 있는 방식이라 과불화화합물 처리 공정을 보다 단순화할 수 있다.

현재 저농도 과불화화합물 폐수는 활성탄 등을 이용해 과불화화합물을 흡착시킨 뒤 이를 고온에서 소각하거나 매립하는,즉‘분리’와‘처리’단계가 구분된 방식을 통해 주로 처리된다.특히 매립 처리의 경우,과불화화합물이 자연계에서 분해되는 것이 아닌‘격리’수준에 그친다는 문제가 있다.

이번 연구를 수행한 UNIST 연구진.김귀용(왼쪽부터) 교수,김병조 교수,도성훈 연구원,룰렛 게임 추천엄상민 연구원.[UNIST 제공]

김귀용 교수는 “전도성 고분자는 일반적인 과불화화합물 흡착제와 달리 탈착 및 재생을 위한 화학약품 처리 등이 필요 없고,흡착된 과불화화합물을 다시 쉽게 분리해 낼 수 있는 만큼 저농도 과불화화합물 폐수 처리에 경제적인 대안이 될 수 있는 것”이라고 말했다.

이어 “기존 기술들과 달리 분리와 처리 단계를 일원화하고 폐수에서 분리된 과불화화합물을 매립이나 소각하는 것이 아닌 분해까지 할 수 있다는 점도 차별점”이라고 덧붙였다.

한국연구재단 지원으로 수행된 이번 연구성과는 환경·에너지 분야 국제학술지‘환경과학기술(Environmental Science & Technology)’에 1월 13일 출판됐다.

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