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김종식 교수팀의 연구를 표지 논문으로 게재한 국제 학술지 ‘Journal of Materials Chemisty’. |
[대학저널 온종림 기자] 경희대학교 화학공학과 김종식 교수팀이 하·폐수, 환경호르몬, 잔류의약품 등 수질오염을 유발하는 화합물을 라디칼로 산화분해하는 촉매를 개발했다.
연구팀이 개발한 염소(Cl) 라디칼 기반 촉매는 기존 상용화된 수산화 라디칼(OH) 또는 기개발된 라디칼 고정형 촉매 대비 3배 이상 뛰어난 분해 능력과 재사용성을 입증했다.
기존 오염수 처리 과정에서는 라디칼을 이용해 물속에 있는 난분해성 유기물을 분해한다. 하지만 상용화된 수산화 라디칼은 높은 유기물 분해 능력을 보이지만, 일회성이고, 유기물을 비선택적으로 분해한다는 단점이 있다. 또한 수산화 라디칼이 분해해야 할 유기물의 일부가 되는 비라디칼현상을 방지하기 위해, 라디칼 전구체인 과산화수소(H2O2)를 지속 공급해야 했다.
김 교수팀은 염소 음이온(Cl-)을 라디칼 전구체로 활용해 기존 단점을 해결했다. 연구팀은 염소 라디칼 구현을 돕기 위해 염소 라디칼 전구물질인 염소 음이온을 금속-유기 골격체(Metal-Organic Framework, 이하 MOF)에 분자 단위로 고립시켰다.
MOF에 고정된 염소 라디칼은 수산화 라디칼의 고질적 문제인 비라디칼 현상을 해결했다. 또한, MOF에 고정된 염소 라디칼은 추가적인 염소 라디칼 전구체 투입 없이도 재사용할 수 있어 오염수 처리 비용 절감 효과도 우수했다. 수처리 과정에 있어 기술 도입의 관건은 촉매의 경제성이다.
김 교수는 “과학적인 우수성은 논문 게재 성과를 통해 증명했다”며 “핵심 기술을 확보한 만큼 앞으로 촉매에 고정화된 염소 라디칼의 양을 높여 수처리 효율을 높이는 연구를 수행해 기존 처리설비 대비 가격 우위를 꾀할 계획”이라고 밝혔다.
이번 연구 결과는 촉매 분야 저명 학술지인 ‘Journal of Materials Chemistry’에 7일자 표지논문으로 게재됐다.
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