한국과학기술연구원(KIST)은 버려진 페트병을 활용해 물속에 있는 항생물질을 제거하는 고효율 흡착 소재를 개발했다.

항생물질은 본래 전염병 예방과 치료를 위해 사용되지만, 수자원에 유출되면 물을 섭취하는 사람과 동물에게 독이 될 수 있다.

이번 연구에는 KIST 물 자원 순환연구센터 정경원 선임연구원과 최재우 책임연구원팀이 참여했다.

▲ 다공성 탄소복합소재 개발 모식도

연구진은 폐(廢)페트병을 활용해 고순도의 유기 리간드를 추출하고, 이 물질을 흡착 소재로 합성했다. 유기 리간드는 금속-유기 구조체(MOF) 합성에 활용되는 물질이다.

그동안 유기 리간드는 비용이 많이 들어 대량 생산하기 어렵다는 단점이 있었다.

특히 연구진은 알칼리 가수 분해 공정을 통해 버려진 페트병에서 테레프탈산 물질을 추출했다. 테레프탈산은 금속-유기 구조체를 만들기 위해 철과 철 사이에서 일종의 접착제 역할을 하는 유기 리간드의 역할을 한다.

이어 연구진은 테레프탈산을 활용해 물속의 항생물질을 제거하는 다공성 탄소복합소재를 개발했고, 탄소복합소재에 철을 기반으로 한 금속-유기 구조체를 덧붙였다.

연구진이 물속에 항생 물질을 넣고 이 흡착 소재에 항생물질이 얼마나 달라붙는지 실험한 결과 약 90분 동안 항생물질을 100% 제거하는 데 성공했다.

특히 다공성 탄소복합소재 1g당 약 671mg의 항생 물질이 달라붙었는데, 이는 학계 최고 수준이라고 연구진은 설명했다.

또 흡착-탈착 공정을 5회 반복해 다공성 탄소복합소재를 재사용해도 초기 성능 대비 약 90% 이상의 흡착 성능을 보였다.

KIST 최재우 박사는 "이번 연구를 통해 개발한 다공성 탄소복합소재는 환경 소재뿐 아니라 에너지 소재 등 다양한 분야에 활용할 수 있다"고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '복합재료 파트 B: 엔지니어링(Composites Part B: Engineering)' 최신 호에 게재됐다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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