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환경공학과 박창민 교수팀, 수중 나프록센을 99.9% 분해할 수 있는 고도수처리시스템 개발
환경공학과
- 2021-07-19 13:28
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경북대 연구팀이 기존 하수처리시설이 거르지 못한 의약물질인 나프록센을 대부분 분해할 수 있는 고도수처리시스템을 개발했다.
경북대 환경공학과 박창민 교수팀과 미국 사우스캐롤라이나대 윤여민 교수팀은 공동연구를 통해 하이브리드 나노플라워 소재를 이용, 소염진통제 의약물질인 나프록센을 1시간 안에 99.9% 분해할 수 있는 기술을 개발했다.
기존의 광촉매, 오존산화, 펜톤(Fenton) 산화와 같은 고도처리공정(advanced oxidation process, AOP)은 높은 처리비용과 에너지가 요구되며, 낮은 효율성으로 나프록센과 같은 잔류 의약물질이 불완전 처리된 상태로 방류되어 토양과 수계에 잔존하는 경우가 많다.
연구팀은 이황화몰리브덴(MoS2) 나노구조체에 산화세륨-지르코니아(CeO2-ZrO2) 이중 산화금속결정체를 도핑해 합성한 ‘다성분 계층구조의 하이브리드 촉매 소재’에 광-초음파 산화분해공정(sono-photocatalytic degradation process)을 적용했다.
그 결과 다성분 하이브리드 나노입자가 광-초음파 에너지를 흡수하면 음파발광과 핫스팟(hot spot)의 형성으로 활성산소종 생성을 극대화해 나프록센을 1시간 안에 99.9% 제거한 것을 확인했다.
또한, 연구팀은 다성분 하이브리드 나노입자를 5회에 걸쳐 재사용해도 촉매적 특성과 구조적 안정성이 유지된다는 점에서 처리비용을 절감할 수 있을 것으로 기대된다고 밝혔다.
박 교수는 “이번에 개발된 차세대 고도수처리 기술을 적극적으로 활용한다면, 환경 중에 잔류하는 나프록센을 처리하는데 소요되는 기존의 막대한 비용 및 시간, 그리고 에너지를 획기적으로 절감할 수 있을 것이다. 특히 이번 연구는 다른 수계 잔류 의약물질의 제거에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다.”라고 밝혔다.
이번 연구는 경북대 4단계 BK21 스마트순환사회환경시스템인재양성교육단과 환경나노융합연구실에서 진행했으며, 한국연구재단의 이공분야 대학중점연구소 지원사업과 중견연구자 지원사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 6월 15일 JCR 상위 1% 이내 국제학술지 ‘컴포지트 파트 B-엔지니어링(Composites Part B-Engineering)’에 게재됐다.
경북대 환경공학과 박창민 교수팀과 미국 사우스캐롤라이나대 윤여민 교수팀은 공동연구를 통해 하이브리드 나노플라워 소재를 이용, 소염진통제 의약물질인 나프록센을 1시간 안에 99.9% 분해할 수 있는 기술을 개발했다.
기존의 광촉매, 오존산화, 펜톤(Fenton) 산화와 같은 고도처리공정(advanced oxidation process, AOP)은 높은 처리비용과 에너지가 요구되며, 낮은 효율성으로 나프록센과 같은 잔류 의약물질이 불완전 처리된 상태로 방류되어 토양과 수계에 잔존하는 경우가 많다.
연구팀은 이황화몰리브덴(MoS2) 나노구조체에 산화세륨-지르코니아(CeO2-ZrO2) 이중 산화금속결정체를 도핑해 합성한 ‘다성분 계층구조의 하이브리드 촉매 소재’에 광-초음파 산화분해공정(sono-photocatalytic degradation process)을 적용했다.
그 결과 다성분 하이브리드 나노입자가 광-초음파 에너지를 흡수하면 음파발광과 핫스팟(hot spot)의 형성으로 활성산소종 생성을 극대화해 나프록센을 1시간 안에 99.9% 제거한 것을 확인했다.
또한, 연구팀은 다성분 하이브리드 나노입자를 5회에 걸쳐 재사용해도 촉매적 특성과 구조적 안정성이 유지된다는 점에서 처리비용을 절감할 수 있을 것으로 기대된다고 밝혔다.
박 교수는 “이번에 개발된 차세대 고도수처리 기술을 적극적으로 활용한다면, 환경 중에 잔류하는 나프록센을 처리하는데 소요되는 기존의 막대한 비용 및 시간, 그리고 에너지를 획기적으로 절감할 수 있을 것이다. 특히 이번 연구는 다른 수계 잔류 의약물질의 제거에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다.”라고 밝혔다.
이번 연구는 경북대 4단계 BK21 스마트순환사회환경시스템인재양성교육단과 환경나노융합연구실에서 진행했으며, 한국연구재단의 이공분야 대학중점연구소 지원사업과 중견연구자 지원사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 6월 15일 JCR 상위 1% 이내 국제학술지 ‘컴포지트 파트 B-엔지니어링(Composites Part B-Engineering)’에 게재됐다.
