한국과학기술연구원(KIST)은 극한소재연구센터 김종식·하헌필 박사팀이 육군사관학교 정근홍 교수팀과 하·폐수 내 난분해성 유기물을 분해할 수 있는 수처리용 고효율 질소산화물 기반 분해제 촉매를 개발했다고 20일 밝혔다.
기존에는 난분해성 유기물을 분해하기 위해 응집제를 넣거나 과산화수소 등을 과량 주입해 제거하는 방법을 주로 사용해 왔으나 응집제의 경우 별도 공정이 필요하고 분해제는 일회성으로만 사용하는 단점이 있었다.
이에 연구진은 그 동안 제거의 대상으로만 여겨졌던 질소산화물(NOx)을 NO3 분해제로 손쉽게 변환해내는 촉매 합성법을 개발해냈다.
연구팀이 개발한 기술은 이산화망간 촉매 표면에 질소산화물을 고정시킨 것이 특징이다.
150℃ 이하의 저온의 공기 중에서 질산염을 손쉽게 촉매 표면에 고정시켰는데, 이 촉매와 과산화수소를 물에 넣으면 촉매 표면에 고정된 NO3 분해제를 생성시킬 수 있다.
수중에 주입된 과산화수소가 금속 산화물 촉매인 이산화망간에 의하여 OH 분해제로 전환되고, 생성된 OH 분해제가 촉매 표면에 존재하는 NO3를 분해제로 변환시킨 것이다.
개발된 분해제는 기존보다 정화효율이 5~7배 증가됐다. 특히 고정화된 NO3 분해제를 함유하는 금속 산화물 촉매는 손쉽게 대량 생산할 수 있고, 공정 비용이 저렴하여 제조단가가 기존 촉매(철염) 대비 30% 이상 저렴하고, 손쉽게 대량생산할 수 있다. 또 일회용으로만 사용할 수 있었던 기존 촉매와는 달리 최소 10번 이상 재사용이 가능하다.
KIST 김종식 박사는 “촉매의 대량합성이 용이하고, 기존의 하·폐수 처리 공정에 바로 적용할 수 있으며, 조만간 수처리 산업계에 실용화될 수 있을 것”이라고 설명했다.
