영남대는 심재진 화학공학부 교수연구팀이 독성 폐수 처리용 나노촉매를 개발했다고 10일 밝혔다. 값싼 산화제를 사용해 페놀과 같은 독성폐수를 30분만에 100% 분해할 수 있어 관련 산업에 파급효과가 클 것으로 기대된다.
기존 수용성 폐수처리 촉매들은 처리에 시간이 많이 걸리고, 처리수에 중금속이 포함돼 환경적으로 문제가 많다. 심 교수 연구팀은 물에 녹지 않고 자성을 가져 회수가 용이한 아연철산화물 나노입자를 초음파를 이용해 그래핀에 부착시키는 방법을 이용했다.
여기에 감마 이산화망간 나노 박편을 수열합성법으로 성장시켜 나노복합체촉매를 개발했다. 개발한 나노촉매는 값싼 산화제만을 사용하면서도 회수가 용이하고 안정적이다.
나노복합체촉매는 0.2 g/L의 값싼 과산화일황산(PMS)을 이용해 30분 만에 20ppm의 페놀을 100% 분해하는 등 기존의 촉매에 비해 페놀 분해 효과가 탁월하다.
아울러 촉매의 자성 때문에 회수가 쉬워 장기간 재사용이 가능하다. 또 빛이 없이도 값싼 라디칼만 제공되면 오염물을 탁월하게 분해할 수 있다.
최근에 개발된 다른 촉매들은 회수가 어렵거나 중간체가 촉매에 남아 있어 촉매효율이 떨어지는 단점이 있다. 촉매의 재생을 위해 열처리도 필요하다. 하지만 이번에 개발한 촉매는 중간체를 전혀 사용하지 않고 직접 분해함으로써 처리에 소요되는 에너지와 비용을 크게 줄였다.
아울러 망간산화물계 촉매에 비해 200~700%, 과산화수소를 사용하는 촉매보다 300~1000%, 전기화학촉매보다 5배, 값비싼 오존을 사용하는 촉매보다 0.7~15배 높은 성능을 기대할 수 있다.
심재진 교수는 “이번에 개발한 나노복합체 촉매는 분해가 어려운 독성 폐기물 분해에 활용 가능할 뿐만 아니라, UV를 쪼이지 않고도 값싼 산화제만을 사용하고, 반복적으로 사용할 수 있어 경제적이라면서 “앞으로 에너지 저장용 슈퍼커패시터 전극소재, 광촉매, 화학센서, 가스센서, 항균 바이오소재 등에 활용되는 최고의 성능을 가진 그래핀-금속산화물 나노복합체 소재 개발 및 탄소나노양파, 페로브스카이트, 그래핀퀀텀닷 등 신물질을 개발하기 위해 지속적으로 연구해 나갈 예정”이라고 밝혔다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
