세계최초로 태양을 이용한 녹조제거 기술 개발…친환경 기술로 평가

포스텍 최원용 교수

태양을 이용해 여름철 강과 호수를 짙은 녹색으로 물들이는 골칫거리 '녹조'를 없애는 기술이 처음으로 개발됐다.

포스텍 환경공학부 최원용 교수‧통합과정 이신비 씨 팀은 화학환원제 없이 햇빛을 이용해 녹조 현상을 유발하는 오염원인 '질산 이온(NO3-)'만을 골라 '질소(N2)'로 전환하는 광촉매소재를 세계 최초로 개발했다.

결과는 영국왕립화학회가 발행하는 에너지 환경 분야 최고 권위 학술지 '에너지와 환경과학'지 뒷표지 논문에 실렸다.

같은 학회가 발행하는 '케미스트리 월드' 역시 기사를 통해 연구결과를 소개했고, 회원들은 기존의 탈질 공정의 난제를 완벽하게 해결한 혁신적인 성과로 평가했다.

녹조를 방지하기 위해서는 비료와 폐수 등에 많이 들어있는 질산이온을 질소가스로 바꾸는 탈질공정이 필요한데, 기존에는 메탄올이나 포름산과 같은 환원제가 들어가야 해 또 다른 환경오염의 우려를 낳았다.

이에 연구팀은 빛을 쬐면 생기는 정공과 산화·환원 반응을 유도하는 반도체 소재, 광촉매 등을 주목했다.

먼저 이중 금속(Cu-Pd) 나노입자와 그래핀 옥사이드가 담지된 이산화 티타늄 기반의 광촉매를 새로 합성했다. 이 광촉매는 별다른 화학환원제 없이 600ppm의 질산이온을 100% 환원하고 98%를 질소로 바꿨다.

광촉매는 물 분해 반응을 통해 수소를 발생시키고 이 수소를 바로 환원제로 사용하기에 화학환원제가 필요없다. 기존 탈질 수처리 촉매 문제를 획기적으로 개선한 셈이다.

연구팀 관계자는 "그간 녹조를 친환경 촉매로 해결하려는 여러 시도가 있었지만 큰 실효가 없었다. 이번 촉매는 탈질 반응 가운데 부산물로 생성되는 아질산 이온이 거의 생겨나지 않을 정도로 오염물질을 차단했다는 점에서 성과가 크다고 할 수 있다"고 했다.