단국대학교는 김가영 교수(고분자시스템공학부)팀이 한양대 이준석 교수와 공동으로 수질오염 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 자가구동형 삼상계면 광촉매 살균시스템을 개발했다고 19일 밝혔다.

오염수를 정화하는 기술에는 박테리오파지, 전기장, 광촉매를 활용한 기술이 주로 사용된다.

기존의 광촉매 기술은 고체와 액체의 계면(서로 맞닿아 있는 두 물질의 경계면)을 활용해 이상계면 반응으로 오염수를 정화했다.

하지만 이 기술은 오염수 정화에 필요한 활성산소(reactive oxygen species, ROS) 생성이 제한적이고 반응 효율이 낮다는 단점이 있었다.

김 교수팀은 공기가 잘 통하는 다공성 구조를 가진 ‘구리 산화물 솔잎 모양 나노구조’(CO-FPN) 기반의 삼상계면 광촉매 살균시스템을 설계했다.

연구팀이 개발한 ‘계층구조 CO-FPN’ 광촉매 살균시스템은 산소 공급이 극대화 해 기존 광촉매 기술 대비 최대 8배 이상의 높은 오염물 제거 효율을 보였다.

삼상계면을 효과적으로 구현해 활성산소 생성 기능이 크게 향상돼 대장균, 황색포도상구균 등의 유해 박테리아를 99.9% 이상 제거할 수 있다.

연구논문은 나노기술 분야 국제 저명 학술지 ‘Small(2023년 IF=13.0)’ 2024년 12월에 게재됐다.

논문명은 ‘Triple-Phase Interfacial Freestanding Fluffy Pine Needle Structures for Efficient Self-Powered Photoelectrocatalysis’(효율적인 자가 구동형 광전기촉매를 위한 자립형 삼상계면 솔잎 모양 나노구조체 개발)이다.

이번 연구는 한국연구재단 중견연구사업과 산업자원통산부 스마트센서인력양성사업의 지원을 받아 진행됐다.

천안 이종익 기자