전체기사 최신뉴스 GAM 라씨로
KYD 디데이
사회 환경

속보

더보기

하·폐수 처리, 값싸고 효율 높은 니켈 촉매로 정화한다

기사입력 : 2019년05월15일 14:24

최종수정 : 2019년05월15일 14:24

저비용·고효율 처리 니켈황화물 촉매 개발
KIST, 활성화 메커니즘 세계 최초 규명

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 한국과학기술연구원(KIST) 물질구조제어연구센터 김종식 박사팀은 하·폐수 처리와 관련해 ‘구하기 쉽고 저렴한’ 니켈을 이용한 촉매를 개발했다고 15일 밝혔다.

이번 연구는 수용성 오염물을 더 효율적이고 안정적으로 분해시킬 수 있는 전기화학 공정을 개발한 것으로 평가된다. 연구결과는 촉매분야 최고 수준의 과학 전문지인 ‘Applied Catalysis B: Environmental’ 최신호에 실렸다.

KIST 물질구조제어연구단 김종식 박사팀의 연구원들이 개발한 '니켈황화물' 촉매로 저비용, 고효율로 물 속 오염물을 정화하는 실험을 하고 있다. [사진=KIST]

산업 현장에서 필수적으로 발생하는 하·폐수는 오염물을 제거한 후 방류해야 한다. 이를 위해 물에 포함된 염료, 항생제 등의 오염물을 환경에 무해한 물 및 이산화탄소 등으로 분해하기 위해 강력한 분해제인 ‘OH 라디칼’을 이용하고 있다. 라디칼은 물에 잘 분해되지 않는 오염물의 산화분해에 의한 물 및 이산화탄소 생성에 적용되는 산화제다.

기존의 공정은 ‘철’ 기반의 촉매를 사용, 라디칼 형성을 위한 라디칼 전구체를 활성화시켜 산화 역할을 하는 라디칼을 형성해 오염물을 분해했다.

하지만 기존의 철 기반 촉매는 성능이 낮고, 수명이 1회성이라는 단점을 갖고 있다.

또한 현재까지 공정개선을 통한 오염물 분해 성능향상의 연구방향으로만 진행되고 있고, 비(非)철 계통의 소재를 활용한 촉매 개발에 대한 연구는 드문 실정이었다.

김 박사팀은 최근 철 이외의 금속들이 하·폐수 처리용 촉매로 사용될 수 있는 가능성에 주목했다. 철과 유사한 물리,화학적 특징을 가진다고 알려진 망간, 코발트, 니켈, 구리를 사용해 동일한 화학구조를 갖는 5가지의 황화물 촉매를 제작, 연구했다. 그 결과, ‘니켈황화물’ 촉매가 라디칼 전구체 활성화 및 오염물 분해에 가장 우수한 성능 및 지속성을 제공함을 밝혀냈다.

새로 개발된 니켈황화물 촉매는 기존 철 기반 촉매들(철황화물 포함)보다 약 3배 향상된 라디칼 생산성을 제공하고, 약 9배 향상된 오염물 분해 성능을 보였다.

또한 ‘철’ 기반 촉매들의 치명적인 단점인 1회성을 극복, 여러 번 사용 가능해 큰 경제적 이점이 발생할 것으로 예상돼 향후 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다.

KIST 연구진은 단순히 효율적인 오염물 처리를 위한 성능 향상에만 치중하지 않고, 니켈황화물 촉매가 우수한 성능을 보이는 이유에 주목했다. 연구진은 형성된 라디칼이 촉매표면으로부터 떨어지는 ‘탈착’ 단계가 용이할수록 오염물이 보다 효과적으로 분해된다는 사실을 규명, 금속황화물 촉매의 라디칼 전구체 활성화 메커니즘을 세계 최초로 밝혀냈다.

김 박사는 “이번 연구는 물 속 오염물 처리를 위한 차세대 촉매 개발과 그에 대한 메커니즘과 효용성을 세계 최초로 검증한 획기적이며, 도전적인 과제로 평가된다”며 “향후 상용화를 위한 니켈황화물 촉매의 표면 개선에 대한 연구에 매진하겠다”고 말했다.

kimys@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
SKT '유심 교체' 북새통...내 차례 올까 [인천=뉴스핌] 김학선 기자 = 가입자 유심(USIM) 정보를 해킹 당한 SK텔레콤이 유심 무료교체 서비스를 시작한 28일 인천의 한 대리점에서 고객들이 유심 교체를 위해 줄을 서 차례를 기다리고 있다. SKT는 사이버침해 피해를 막기 위해 이날 오전 10시부터 전국 2600여곳의 T월드 매장에서 희망 고객 대상 유심 무료교체 서비스를 진행한다. 2025.04.28 yooksa@newspim.com   2025-04-28 12:12
사진
"화웨이, 엔비디아 H100 능가 칩 개발" [서울=뉴스핌]박공식 기자 = 중국 화웨이가 미국이 수출 금지한 엔비디아 칩을 대체할 최신 인공지능(AI) 칩을 개발해 제품 시험을 앞두고 있다고 월스트리트저널(WSJ)이 현지 시간 27일 보도했다. 신문은 화웨이가 일부 중국 기술기업에 새로 개발한 '어센드(Ascend) 910D'의 시험을 의뢰했다고 전했다. 어센드 910D는 엔비디아의 H100보다 성능이 더 우수한 것으로 평가되고 있으며 이르면 5월 말 시제품이 나올 것으로 예상된다. 앞서 로이터통신은 21일 화웨이가 자체 개발한 AI칩 910C를 내달 초 중국 기업에 대량 출하할 계획이라고 보도한 바 있다. 화웨이를 비롯한 중국 기업들은 데이터를 알고리즘에 제공해 더 정확한 결정을 내리게 하는 훈련 모델용으로 엔비디아 칩에 필적하는 첨단 칩을 개발하는 데 주력해왔다. 미국은 중국의 기술 개발을 억제하기 위해 B200 등 최첨단 엔베디아 칩의 중국 수출을 금지하고 있다. H100의 경우 2022년 제품 출하 전에 중국 수출을 금지했다.  중국 베이징에 있는 화웨이 매장 [서울=뉴스핌]박공식 기자 = 2025.04.28 kongsikpark@newspim.com kongsikpark@newspim.com 2025-04-28 12:26
안다쇼핑
Top으로 이동