▲ (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..

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

GIST(광주과학기술원)은 지난 27일 윤명한 교수팀(신소재공학부)이 화학과 홍석원 교수, 지구·환경공학부 한승희 교수팀과 함께 높은 흡착 효율을 유지하면서 대면적으로 제조할 수 있는 재사용 가능 흡착제를 개발했다.

일반적으로 중금속 제거에는 다공성 흡착제에 중금속을 부착시키는 방식을 이용하는데, 시간이 오래 걸리고 강한 산성인 오염수에서는 흡착 효율이 급감하는 문제점과 한번 흡착된 중금속을 떼어내기 어려워 흡착제를 재활용하지 못하기 때문에 많은 비용이 들었다.

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.

이에 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) 오염수에 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.

한편, 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.