심재진 교수.
심재진 교수.

[한국대학신문 신지원 기자] 독성폐수 처리 산업에 새로운 길이 열렸다.

심재진 영남대 화학공학부 교수 연구팀이 값싼 산화제를 사용하여 페놀과 같은 독성폐수를 30분 만에 100% 분해할 수 있으며 장기간 재사용이 가능한 새로운 나노구조 촉매 개발에 성공해 향후 관련 산업에 획기적으로 기여할 것으로 주목 받고 있다.

기존의 수용성 폐수처리 촉매들은 처리에 시간이 많이 걸리고, 처리수에 중금속이 포함되며, 포집과 재사용이 불가능한 환경적, 경제적 문제점이 있었다. 이러한 단점을 개선하기 위해 심 교수 연구팀은 물에 녹지 않고 자성을 가져 회수가 용이한 아연철산화물 나노입자를 초음파를 이용해 그래핀에 부착시키고, 그 위에 감마(γ) 이산화망간 나노 박편을 수열합성법으로 성장시켜 나노복합체촉매를 개발했다. 이번에 개발된 나노촉매는 값싼 산화제만을 사용하면서도 회수가 용이하고 안정적이어서 장기간 재사용이 가능하며, 독성폐수에 효과가 매우 높은 장점을 가지고 있다.

연구 책임자인 심 교수는 “이번에 개발한 감마 이산화망간/아연철산화물/그래핀 나노복합체 촉매는 분해가 어려운 독성 폐기물 분해에 활용 가능할 뿐만 아니라, UV를 쪼이지 않고도 값싼 산화제만을 사용하며, 회수해 반복적으로 사용할 수 있고, 높은 분해효율과 높은 안정성 및 짧은 분해시간 등의 다양한 장점이 있어 향후 관련 산업에 기여도가 매우 높을 것으로 기대된다. 이 촉매는 최근 본 연구실에서 개발한 은/아연철산화물/그래핀 촉매와 함께 사용하면 페놀 등 난분해성 독성폐수를 낮에는 태양광으로, 밤에는 값싼 산화제로 큰 에너지 공급 없이 저렴한 비용으로 효율적으로 처리할 수 있어서, 독성폐수 처리공정의 상용화 및 환경산업 발전에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다”고 평가했다. 이어 “앞으로 청정용매를 사용해 에너지저장용 슈퍼커패시터 전극소재, 광촉매, 화학센서, 가스센서, 항균 바이오소재 등에 활용되는, 최고의 성능을 가진 그래핀-금속산화물 나노복합체 소재 개발 및 탄소나노양파(CNO), 맥신(MAXene), 페로브스카이트, 그래핀퀀텀닷 등의 신물질을 개발하기 위해 지속적으로 연구해 나갈 예정”이라고 밝혔다.

이번 연구는 교육부와 한국연구재단의 중점연구소사업, 기본연구사업, 한중핵심국제공동연구사업의 지원으로 이루어졌으며, 연구결과는 <어플라이드 캐털리시스 B> (Applied Catalysis B: Environmental, 인용지수 11.698, 상위백분율 0% 이내) 5월호에 게재됐다. 논문 제목은 Heterogeneous activation of peroxymonosulfate by a novel magnetic 3D γ-MnO2@ZnFe2O4/rGO nanohybrid as a robust catalyst for phenol degradation.

심 교수는 현재 영남대 산학협력단 청정에너지중점연구소사업단장 및 청정기술연구소장으로 활동하고 있다.

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