인하대학교(총장 조명우)는 한창석 환경공학과 교수 연구실 소속 최채진 학생이 물속 난분해성 의약물질을 효과적으로 제거할 수 있는텅스텐 개질 산화철 촉매와 과초산 기반 고도산화공정 기술을 개발해 학계 주목을 받고 있다고 9일 밝혔다.

최채진 학생은 수계에 잔류하는 다양한 의약물질을 효율적으로 제거하기 위해 에너지-프리(energy-free) 수처리 공정을 개발했다. 에너지-프리 수처리 공정은 외부 에너지를 쓰지 않고 물을 정화하는 방식을 말한다.

그는 2차 환경오염을 최소화할 수 있는 획기적인 과산화제인 과초산을 연구실에서 직접 합성하고, 이를 고성능 촉매로 활성화해 난분해성 미량오염물질을 제거하기 위한 과초산 기반의 반응성 물질 (Reactive species)을 생산하는 데 활용했다. 이렇게 만들어진 반응성 물질이 수중에 존재하는 오염물질을 효과적으로 없앴다.

개발 기술은 자외선(UV) 등 외부 에너지가 필요하지 않은 촉매 활성화 공정으로, 과황산염이나 차아염소산나트륨과 같은 기존 산화제 기반 공정 대비 2차 오염물질 생성 가능성을 획기적으로 낮췄다. 학계에서는 수처리 공정에서의 환경적 부담을 저감할 수 있는 친환경 고도산화공정이라는 평가를 받고 있다.

또한 개발된 촉매는 철 기반 자성을 활용해 반응 후 촉매를 손쉽게 회수·재사용할 수 있으며, 에너지-프리 촉매 활성화 공정으로 경제성과 공정 지속가능성을 동시에 확보했다.

이번 연구는 최근 주요 환경 이슈로 대두되고 있는 의약물질과 난분해성 미량오염물질의 잔류 문제 해결을 위한 새로운 대안을 제시하며, 앞으로 하·폐수처리장 등 환경기초시설에서의 실증·적용 가능성이 클 것으로 기대된다.

연구 성과를 담은 논문 '텅스텐으로 개질된 철 산화물을 이용한 과초산의 촉매적 활성화를 통한 수중 의약물질 분해'(Catalytic activation of peracetic acid with tungsten-modified iron oxides for decomposing pharmaceuticals in water)는 환경공학 분야 세계적 권위 학술지 Chemical Engineering Journal(Impact Factor: 13.2, JCR 상위 3%)에 게재될 예정이다.

논문의 제1저자인 최채진 인하대 고분자환경융합공학 전공 학생은 "이번 연구는 외부 에너지 투입 없이 2차 부산물 발생을 최소화할 수 있는 과초산 기반 촉매 고도산화 기술을 제시했다는 점에서 의미가 크다"라며 "향후 실제 환경 현장에 적용 가능한 친환경 수처리 기술로 발전시켜 지속 가능한 무에너지·저부산물 수처리 공정 개발을 위한 연구를 지속하겠다"고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 양자교류(한국-체코)지원사업의 연구비 지원으로 수행됐다.