버려지는 페트병 활용한 고효율 흡착 소재 개발
버려지는 페트병 활용한 고효율 흡착 소재 개발
  • 김동수 기자
  • 승인 2020.03.26 09:41
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페트(PET)병을 활용해 물속 항생물질 제거하는 고효율 흡착소재를 개발한 국내 연구진. 최재우 책임연구원(左)과 정경원 선임연구원(右). (한국과학기술연구원 제공)/그린포스트코리아
페트(PET)병을 활용해 물속 항생물질 제거하는 고효율 흡착소재를 개발한 국내 연구진. 최재우 책임연구원(左)과 정경원 선임연구원(右). (한국과학기술연구원 제공)/그린포스트코리아

[그린포스트코리아 김동수 기자] 한국과학기술연구원(KIST)은 25일 버려진 페트(PET)병을 활용해 물속 항생물질 제거하는 고효율 흡착소재를 개발했다고 밝혔다.

이번 연구에는 KTST 물자원순환연구센터 정경원 선임연구원과 최재우 책임연구원팀이 참여했다.

특히 해당 연구는 최근 사회적 문제로 대두한 버려진 페트병을 활용한 방법이어서 주목된다.

최근 물속 항생물질을 효과적으로 제거하는 방법으로 금속-유기구조체(MOF)를 열분해해 합성한 다공성 탄소복합소재가 주목받고 있다. 하지만 MOF 합성을 위해 사용되는 유기 리간드(organic ligand)는 고가여서 대량생산에 한계가 있었다.

연구진은 수거된 폐 페트병에 주목했다. 실생활에서 사용되는 페트병은 테레프탈산(terephthalic acid)과 에틸렌글리콜(ethylene glycol)을을 중합해 만든 고분자 물질로, 테레프탈산은 MOF 합성을 위한 유기 리간드로 사용하는 물질이기 때문이다. 

연구진은 버려지는 페트병으로부터 고순도의 유기 리간드를 추출하고 이를 이용한 고효율 흡착 소재 합성에 성공했다.

이번 흡착소재 개발은 고순도의 테레프탈산을 쉽게 얻을 수 있는 알칼리 가수분해 공정이 도입됐다. 가수분해 효율을 극대화하기 위해 초음파와 상간 이동 촉매(phase transfer catalyst) 공정을 결합, 고순도 테레프탈산을 100% 추출했다.

연구진은 추출된 테레프탈산을 이용해 다공성 탄소복합소재를 개발했으며 이때 철(Fe)기반의 MOF를 전구체로 사용해 소재에 자성을 부여함으로써 흡착공정 후 외부 자기장을 통해 쉽게 분리할 수 있는 장점을 가진 환경 소재를 개발했다.

세균 감염치료를 위한 항생물질인 ‘테트라사이클린’에 대한 물속 흡착효율을 검증한 결과, 일반적인 환경 수 조건(pH 6)에서도 약 90분 동안 100% 제거할 수 있었다. 특히 다공성 탄소복합소재 1g에서 약 671mg의 흡착성능을 보였는데 이는 학계에 보고된 테트라사이클린 흡착성능 중 최고 수준이다.

또한 흡착-탈착 공정을 5회 반복해 재이용해도 초기 성능 대비 약 90% 이상의 흡착성능을 보였다.

KIST 정경원 박사는 “폐플라스틱을 이용하여 환경오염을 방지하고 고효율 흡착성능과 재사용에도 성능을 유지함으로써 폭넓은 수처리 적용이 가능할 것으로 기대한다”고 말했다. 

이번 연구결과는 ‘'복합재료 파트 B: 엔지니어링(Composites Part B : Engineering)’ 최신호에 게재됐다.

다공성 탄소복합소재 개발 모식도(한국과학기술연구원 제공)/그린포스트코리아
다공성 탄소복합소재 개발 모식도(한국과학기술연구원 제공)/그린포스트코리아

 

kds0327@greenpost.kr



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