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[이윤호 교수] 신개념의 철산화제(페레이트)를 이용한 친환경·고효율 수처리 기술 개발
이름 : 김은미 | 작성일 : 2018.11.29 11:29 | 조회수 : 21

국내 연구진이 국제 공동연구를 통해 신개념의 녹색 산화제인 페레이트(Ferrate, 철산염)*를 이용하여 친환경·고효율 수처리 기술을 개발했다고 밝혔다.

*철을 중심 원자로 하는 산소산의 염으로 일반적으로 철염은 2가 또는 3가를 이용하는데 이 물질은 6개의 전자가 부족한 6가 철염임

GIST(지스트, 총장 문승현) 지구환경공학부 이윤호 교수팀은 호주 Curtin 대학 Allard 박사팀과 공동연구를 통해 페레이트라는 철(iron) 기반 친환경 산화제를 이용하여 요오드 이온이 존재하는 물도 독성 부산물 발생없이 처리하는데 성공, 안전한 먹는 물을 생산할 수 있는 고효율 수처리 기술을 개발하였다.

페레이트는 과산화수소보다 훨씬 강력한 산화력으로 유기물질을 산화하는 것과 동시에 응집, 침전하기 때문에 폐수처리장에서 쓰임새가 많으며, 산화력이 매우 강하므로 색도제거 및 악취제거에 효과적이다.

호주 등 세계 여러나라의 먹는 물 원수에는 요오드 이온이(I-) 높은 농도로 존재하는데 이는 수처리 과정에서 사용되는 염소와 반응하여 높은 독성을 지닌 요오드계 소독부산물(I-DBP, Iodinated Disinfection Byproducts)*을 생성할 수 있어 안전한 먹는 물 확보에 큰 걸림돌이 되어 왔다.

*요오드를 포함하는 저분자 유기화합물로 요오드 이온이 존재하는 물을 염소로 소독할 때 높은 농도로 발생하며 현재까지 알려진 염소 소독부산물 중 가장 독성이 높음

본 연구팀은 페레이트라는 6가 산화상태의 철이 요오드 이온을 아주 빠르게 인체에 무해한 요오드 삼산화 이온(IO3-)으로 산화시킨다는 것을 발견하였고, 이와 관련한 반응 기작을 규명하였다.

페레이트는 다양한 오염물질 및 병원성 세균을 산화 처리할 수 있고, 또한 페레이트가 반응 후 생성되는 3가형태의 철은 응집-침전을 통해 여러 종류의 오염물을 추가적으로 제거할 수 있기 때문에 요오드 이온이 존재하는 원수도 문제없이 처리하여 안전한 먹는 물 생산이 가능하다.

본 연구는 지하수 원수에 요오드 이온이 존재하여 먹는물 생산에 어려움이 있었던 호주의 Allard 박사 연구팀의 요청으로 이뤄졌으며, 페레이트 수처리 기술을 보유한 이윤호 교수팀의 신재돈 연구원이 (현재 박사후 과정) Curtin 대학교의 먹는 물 수질 연구 센터를 방문하여 본 연구의 일부를 수행하였다. 또한, 먹는 물 수처리 분야의 세계적 권위자인 Reckhow 교수(미국, Univ. Massachusetts Amherst)von Gunten 교수(스위스, EPFL, Eawag GIST 지구환경공학부 겸임교수)가 본 연구과제에 큰 관심을 가지고 공동연구자로 참여하였으며, 고산화상태 철종과 요오드 이온 종들의 복잡한 화학반응 경로 및 기작을 규명하는데 힘을 보태었다.

이윤호 교수는이번 연구는 페레이트라는 친환경·고효율 수처리제를 활용한 신기술을 제시하여 물 부족 지역의 먹는 물 문제 해결에 기여할 뿐 아니라 이는 화학반응에 대한 이해를 통해 환경 신기술 개발과 사회문제 해결에 기여할 수 있음을 보인 좋은 예라고 연구의 의의를 설명했다.

GIST 지구환경공학부 이윤호 교수(교신저자)가 주도하고, 신재돈 박사 (1저자)가 수행한 이번 연구는 GIST 연구원(GRI-기후변화 대응기술 개발과제) 사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 성과는 환경과학 분야 저명 국제학술지인 Environmental Science & Technology61()자 온라인에 게재되었다. <>

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