화학약품 없이 자외선을 이용해 물속의 박테리아와 바이러스를 살균할 수 있는 촉매시스템이 개발됐다.
한국과학기술연구원(KIST) 물자원순환연구센터 홍석원 센터장 연구팀은 포항공대(POSTECH) 환경공학부 조강우 교수팀과의 공동연구를 통해 이 같은 시스템을 개발했다고 14일 밝혔다.
몇 년 전 발생한 가습기 살균제 사고로 정수기, 가습기 등 가정에서 물을 사용하는 소형 가전제품에서 살균, 소독이 안전하게 되는지 관심이 커졌다.
기존에 사용되고 있는 화학약품 소독제는 소독과정에서 독성 물질을 만들어 내는 문제점이 발생해왔다.
이러한 문제점을 피하고자 자외선(UV) 이나 광촉매를 이용하면 약품 없이도 미생물을 제어하고 독성 오염물질을 분해할 수 있어 화학약품 소독제의 대안으로 연구되고 있다.
하지만 이 방법은 상대적으로 처리속도가 느리고 에너지를 많이 소비하는 한계점이 있었다.
이에 대해 한국연구재단 기초연구실사업 및 환경부 하·폐수고도 처리사업으로 KIST 연구진이 시스템 개발을 추진했다.
연구의 핵심은 기존 한계를 가진 방법에 전기를 흐르게 해 한계를 극복하고 화학약품 없이도 물을 효과적으로 살균·소독할 수 있는 시스템 개발이었다.
KIST 물자원순환연구센터 관계자는 “기존 연구들은 ‘티타니아(TiO2)’ 물질을 촉매로 사용했는데 전기가 잘 흐르지 않아 이 시스템에 적용하기 어려웠다”며 “연구진은 티타늄의 산화수를 일부 조정하는 ‘셀프(자가)도핑기술’을 통해 전기전도도를 비약적으로 향상시켜 나노구조의 촉매를 제작했다”고 설명했다.
‘셀프도핑기술’은 동일한 성분의 금속산화물에 대해 금속의 산화수를 조절함으로써 변환된 금속이 일종의 불순물(도핑 원소)로 작용하게 하는 재료합성 기술이다.
연구진 측은 “이 촉매로 자외선을 이용한 살균을 하는 동시에 전기를 흐르게 하면 살균제를 대량으로 생산하고, 이를 통해 수 분 내에 박테리아와 바이러스를 99.99% 이상 완벽하게 제거할 수 있었다”며 “이렇게 개발된 시스템은 20시간 이상 긴 시간 동안 연속 운전해도 높은 살균성능을 유지했다”고 밝혔다.
이번 연구 결과는 촉매 분야 과학전문지인 ‘Applied Catalysis B : Environmental’ 최신호에 게재됐다.
KIST 홍석원 센터장은 “본 연구를 통해 개발된 무약품, 친환경 정화 및 소독 기술은 소형 가전제품뿐 아니라 수영장에서도 활용될 수 있는 기술로써, 향후 기업과의 산학협력을 통한 실용화가 가능할 것이라 기대한다”고 밝혔다.
