[대구=일요신문] 경북대 연구팀이 염료 폐수 처리 효율을 높인 광촉매를 개발했다.
경북대는 이 대학 김웅 교수(대학원 건설환경에너지공학부)팀이 사우디아라비아 킹사우드대 등과의 국제 공동연구로 1시간 내에 유색 염료 폐수를 98% 이상 분해할 수 있는 광촉매를 개발했다고 28일 밝혔다.
이러한 염료 오염물질 제거를 위해 흡착, 화학적 산화, 오존화, 응고, 막 공정, 생물학적 분해, 전기화학 공정, 광촉매 분해 등 다양한 기술이 적용되고 있다는 것.
이중 광촉매 기술은 광범위하게 적용할 수 있고 재활용이 가능해 친환경적인 기술로 평가받고 있다.
하지만 소재로 주로 이용되는 산화아연(ZnO)과 이산화티타늄(TiO2)와 같은 금속산화물은 자외선 영역에서만 사용이 가능해 분해 효율을 높이는데 제한이 있다는 것이 연구팀의 설명이다.
이를 개선하기 위해 김 교수팀은 용매열법(solvo-thermal technique) 기술을 통해 이황화몰리브덴(MoS2)를 도핑한 철-유기물 하이브리드 복합재료로 광촉매를 개발했다.
MoS2은 자외선뿐만 아니라 가시광선 영역에서도 빛을 흡수할 수 있지만 반응과정에서 생성된 전자와 전공이 빠르게 재결합하면서 에너지 효율이 감소하는 문제가 있다.
연구팀이 개발한 광촉매의 MoS2는 빛을 받으면 물을 광분해시켜 산화력이 강한 OH라디칼을 만들어내, 오염물질을 분해한다.
동시에 MoS2에서 생성된 전자들이 철-유기물 하이브리드 복합재료로 이동하며 전자와 전공의 재결합을 막고 새로운 반응을 일으켜 염료의 분해 효율을 향상시켰다.
한편 연구팀은 실험으로 초기 농도 50mg/L에 해당하는 염료가 포함돼 있는 폐수에 개발한 촉매 투여량을 0.05mg/L, pH를 5.0으로 조정하면 1시간 내에 98% 이상 염료를 분해하는 것을 확인했다.
기존의 광촉매는 약 80%의 처리 효율을 보이며 처리 시간이 수 시간이 걸리는 한계점이 있었다.
김웅 교수는 "이번에 개발한 광촉매는 넓은 표면적에서 가시광선 영역의 흡수하고 염료 오염물질의 분해 효율을 획기적으로 향상시키면서도 처리 시간을 1/3 정도로 단축시켰다"라며, "지구의 환경을 위협하는 염료 폐수를 친환경적이면서도 획기적으로 처리할 수 있는 촉매기술이 개발된 것은 매우 고무적이다. 앞으로 개발된 촉매는 유기염료뿐만 아니라 폐수 내 유기성 물질에도 적용할 수 있을 것"이라고 밝혔다.
최창현 대구/경북 기자 ilyo07@ilyo.co.kr