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KIST 한국과학기술연구원 Korea Institute of Science and Technology

최신연구성과

최신연구성과 - 햇빛만으로 깨끗해지는 수처리 분리막 개발
제목 햇빛만으로 깨끗해지는 수처리 분리막 개발
연구팀 물자원순환연구센터 변지혜 박사팀 조회수 407
파일첨부 20201110 [KIST 보도자료] KIST. 스스로 세척되는 수처리 분리막 개발.hwp  

- 분리막 표면에 쌓인 미생물 오염 층을 햇빛을 쐬어 완전 제거 


- 수처리 분리막과 광촉매의 융합 기술로 차세대 분리막 신소재 개발 밑거름




수처리 분리막 기술은 바닷물을 담수로 만들 때나 하수 처리, 깨끗한 수돗물을 생산하는 정수 공정에서 다양하게 사용되고 있다. 일종의 필터인 분리막을 사용하여 오염물질을 여과하는 방식인 분리막 공정은 수질을 크게 개선할 수 있는 기술로서 최근 문제가 되었던 수돗물 유충 사태를 원천적으로 방지할 수 있는 대안으로 꼽힌다. 그러나 수처리 분리막을 일주일 정도 사용하면 분리막 표면에 미생물이 쌓이고 이 미생물들이 자라서 필터 성능이 크게 떨어진다.


한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 물자원순환연구센터 변지혜 박사, 홍석원 단장 연구팀이 수처리용 분리막의 고질적인 문제로 알려진 미생물에 의한 표면 오염을 햇빛을 쐬면 스스로 세척되는 분리막 소재를 개발했다고 밝혔다. 이 분리막 소재를 이용하면 10분 가량 빛을 쐬어도 분리막을 다시 사용할 수 있기 때문에 분리막 관리에 드는 비용이 상당폭 절감될 것으로 예상된다.


수처리 분리막은 물 여과 후에 오염물질이 표면에 쌓이므로 주기적인 세척이 필수적이다. 현재는 분리막을 적어도 일주일에 한 번 정도 6시간 이상 화학 약품을 이용해 세척하기 때문에 유지 비용이 상당히 많이 들고 분리막이 약품에 의해 손상되기도 하는 문제가 있었다. 


KIST 연구진은 이러한 문제점을 해결하기 위해 가시광선에 반응하는 광촉매를 수처리 분리막 표면에 단단하게 고정했다. 이렇게 표면처리를 거친 분리막은 가시광선을 쐬었을 때 표면의 오염 물질을 완전하게 분해하여 손쉽게 분리막을 세척할 수 있었다. 특히 분리막 표면에 쌓인 고농도 대장균 및 황색포도상구균 같은 박테리아와 박테리오파지 등의 바이러스를 최대 1시간 만에 99.9% 제거하는 우수한 성능을 나타내었다. 개발된 분리막은 미생물뿐만 아니라 염료 등의 유기 오염물질과 중금속까지도 처리할 수 있었고, 10회 이상 반복 테스트에도 성능이 유지되는 장점을 나타냈다. 


KIST 변지혜 박사는 “본 연구는 자연광을 이용하는 광촉매 기술과 수처리 분리막 기술을 결합하여 수처리 공정의 효율이 향상될 수 있음을 보여주었다.라며 “이러한 연구결과를 바탕으로 수처리 분리막 시장을 선도할 수 있는 차세대 분리막 신소재 개발에 힘쓸 것”이라고 밝혔다.


본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원을 받아 KIST 미래원천 국가기반기술개발사업으로 수행되었으며, 이번 연구결과는 국제학술지인 ‘Applied Catalysis B:Environmental (IF: 16.683, JCR 분야 상위 0.943%) 최신 호에 게재되었다.


 * (논문명) Hydrophilic Photocatalytic Membrane via Grafting Conjugated Polyelectrolyte for Visible-light-driven Biofouling Control

   - (제 1저자) 한국과학기술연구원 정은후 박사과정

   - (제 1저자, 교신저자) 한국과학기술연구원 변지혜 선임연구원

   - (교신저자) 한국과학기술연구원 홍석원 책임연구원




<그림설명>


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[그림 1]

햇빛으로 재생할 수 있는 수처리 분리막


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[그림 2]

고농도 미생물 오염수 여과 후 자연광 처리로 분리막의 물 투과 성능이 완전히 회복됨을 보여줌.




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