[에너지단열경제]차성호 기자
자연광 처리로 분리막 물 투과 성능이 완전히 회복된 사진/KIST 제공
한국과학기술연구원(KIST) 물자원순환연구센터 변지혜 박사·홍석원 단장 연구팀이 햇빛으로 수처리 분리막 표면에 쌓인 미생물 등 오염물질을 제거할 수 있는 기술 개발에 성공했다.
햇빛의 가시광선에 반응하는 광촉매 물질(CPE)을 기존 불소계 고분자(PVDF) 수처리 분리막 표면에 화학결합으로 고정해 필터 성능이 떨어지는 문제를 해결한 것이다.
수처리 분리막 기술은 바닷물을 담수로 만들 때나 하수 처리, 수돗물을 생산하는 정수 공정 등에서 다양하게 사용된다.
수처리 분리막은 일정 시간이 지나면 표면에 미생물이 달라붙고 유기 염료 등이 쌓이면서 필터 성능이 떨어진다.
현재 사용하는 PVDF 분리막 등은 일주일에 한 번 6시간 정도 화학약품 등으로 세척하고 있다.
비용 부담과 자칫 약품에 손상되는 단점을 지니고 있다.
연구팀은 햇빛의 가시광선에 반응하는 광촉매 물질(CPE)을 기존 PVDF 수처리 분리막 표면에 화학결합으로 고정했다.
빛을 받으면 활성화되면서 표면에 쌓인 유기 염료와 중금속은 물론 미생물 등 생체막까지 모두 제거되는 효과가 나타났다.
햇빛을 이용한 수처리 분리막/KIST 제공
광촉매 수처리 분리막을 고농도 오염수에서 사용한 뒤 햇빛에 1시간 정도 노출하자 분리막 표면에 쌓인 고농도 대장균 및 황색포도상구균 같은 박테리아와 박테리오파지 등 바이러스가 99.9% 제거됐다.
염료 등 유기 오염물질과 크롬 등 중금속도 사라졌으며 분리막에 결합된 광촉매의 친수성(hydrophilic)으로 10회 이상 반복 시험 후에도 오염물 제거 성능은 물론 물의 막 투과율이 97% 이상으로 유지됐다.
또 10분 가량 빛을 쐬면 분리막을 다시 사용할 수 있기 때문에 관리 비용이 대폭 절감될 것으로 예상된다.
이번 연구는 자연광을 이용하는 광촉매 기술과 수처리 분리막 기술을 결합해 수처리 공정의 효율이 향상될 수 있음을 보여준 사례라는 평가를 받고 있다.
KIST 변지혜 박사(왼쪽)와 홍석원 단장/KIST 제공
이번 연구 결과는 국제학술지인 '응용 촉매 B : 환경'(Applied Catalysis B:Environmental) 최신호에 게재됐다.
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