- KIST, 수열과 태양에너지를 이용한 막증류법 개발 - 지역별 기후 특성 맞춤형 막증류 기술을 통한 시스템 효율 극대화 깨끗한 물은 인류생존에 필수적이다. 하지만, 바닷물을 제외하고 식수로 사용할 수 있는 담수는 3% 미만이다. 세계기상기구(WMO)가 발간한 보고서에 따르면 현재 전 세계 약 10억 명의 인구가 식수를 구하는데 어려움을 겪고 있고, 이러한 인구는 2050년까지 14억 명 이상으로 증가할 것으로 내다봤다. 바닷물로 담수를 생산하는 해수 담수화 기술은 물 부족 문제를 해결해 줄 것으로 기대되는 기술이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 물자원순환연구단 송경근 박사팀은 태양에너지와 수열 히트펌프를 결합해 막 증류 과정에서 열에너지 소비를 줄인 하이브리드 담수화 모듈을 개발했다고 밝혔다. 해수 담수화 공정 가운데 비교적 보편화 되어 있는 역삼투법과 증발법은 높은 압력과 온도에서만 구동된다는 문제가 있다. 이에 비해 막을 사이에 두고 흐르는 원수와 처리수의 온도 차이에 의해 발생하는 증기압을 이용해 담수를 생산하는 막증류법은 대기압보다 낮은 0.2~0.8bar이내, 50~60℃ 사이에서 담수를 생산할 수 있어 에너지 소모가 적은 장점이 있다. 하지만, 규모가 커질수록 많은 양의 열에너지를 전달해야 하기 때문에 실용화를 위해서는 열에너지 소비를 줄이기 위한 연구가 필수적이다. 막증류법은 물질전달과 열(에너지)전달이 동시에 일어난다. 구동력인 증기압 차이를 발생시키기 위해, 처리수 측면에 적용하는 방법에 따라 직접 접촉식 막증류 방식(DCMD)과 공기 간극형 막증류 방식(AGMD)으로 나뉜다. 에너지 공급이 많은 상황에는 고온의 원수와 저온의 처리수가 막 표면에 직접 접촉하여 물을 생산하는 방식(DCMD)이, 반대로 에너지 공급이 적은 상황에서는 원수와 처리수가 직접 접촉하는 것보다 공기의 간극을 통해 열을 전달하면 효율을 높일 수가 있어서 냉각수 위에 응축면을 형성하고 분리막과 응축면 사이에 공기의 간극을 유지해 물을 생산하는 방식(AGMD)이 유리하다. 연구진은 한 달 간의 현장 테스트로 태양열 에너지 유무와 수열 히트펌프 사용에 따른 시스템 성능과 경제성을 비교함으로써 하이브리드 담수화 기술을 개발했다. 태양에너지를 병행하여 시스템을 운용할 경우, 기존의 수열 히트펌프를 이용한 막증류 방식보다 생산량은 9.6%만큼 증가하였고, 에너지 사용량은 30%가 절감되었다. 또한, 태양에너지 유무에 따라 소비되는 열에너지의 양을 비교하였을 때, 태양에너지를 추가 열원으로 이용하였을 경우 막증류 플랜트 공정 효율이 17.5%까지 상승함을 확인할 수 있었다. KIST 송경근 박사는 “이번에 개발한 하이브리드 담수화 기술은 담수 생산에 소비되는 에너지를 절감할 수 있어서 물 공급에 어려움을 겪고 있는 일부 산업단지와 도서지역의 용수공급 방법으로 고려될 수 있으며, 우리나라에 비해 연평균 일사량이 1.5배 이상인 중동, 동남아시아 지역에서는 중요한 용수공급시설로 운영이 기대된다.”며, “또한 막증류는 원수의 수질에 크게 영향을 받지 않기 때문에 수질오염으로 원수의 수질이 악화된 지역과 중금속 검출이 잦은 지역의 식수 공급용으로도 적용이 가능할 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 STEAM연구사업의 일환인 BRIDGE융합연구개발사업으로 수행되었으며, 기계 분야 국제 저널인 ‘Energy conversion and management’ (JCR 분야 상위 1.812%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Performance and economic analysis of a solar membrane distillation pilot plant under various operating conditions - (제 1저자) KIST 최지혁 박사후연구원, 조진수 학생연구원 - (교신저자) KIST 송경근 책임연구원 그림설명 [그림 1] 막증류 구성별 생산량과 효율 비교 그래프의 가로축 =생산되는 물의양 그래프의 세로축 = 공정 성능비(막증류 공정에서는 열효율을 나타냄) (Performance ratio, PR) 즉, 장기간 파일럿 플랜트 운전 실험을 통해 직접 접촉식 막증류 공정이 생산되는 물은 많지만, 공기 간극형 막증류에 비해 열효율이 작다는 것을 확인함. [그림 2] 막증류 구성별 태양에너지 유무에 따른 담수 생산량 비교 공정 구성상 DCMD 형식에서 많은 물이 생산됨. AGMD 형식은 에너지 공급이 작은 경우에 공정 효율을 높이기 위해 사용할 수 있는 공정임. [그림 3] 하이브리드 시스템에서 날씨에 따른 SEC와 GOR 비교 Specific energy consumption, SEC 생산되는 물의 단위당 소비되는 열 에너지의 양이며, 막 증류에서 열 사용 성능을 평가하는데 사용됨. (SEC가 크면 생산되는 물의 단위당 소비되는 열에너지가 크다는 것을 의미하며, 태양열에너지를 사용하여 SEC를 낮출 수 있음을 확인함.) Gained output ratio, GOR 일반적으로 담수화 공정에서 에너지 효율을 평가하는데 사용된다. GOR은 공급된 열에너지에 대한 생산된 물의 증발 잠열의 비율로 정의됨. (담수화 공정에서 GOR이 높으면 공정 성능이 높음을 나타냄.) [그림 4] 친환경, 신재생 에너지를 사용한 막증류 파일럿 플랜트 성능 비교 및 경제성 분석

- 이온, 부유고형물 공존 조건에서도 뛰어난 금 회수 성능 - 회수공정 비용/시간 대폭 감소 및 소재 대량생산, 반복 재활용 가능 금속자원의 99.3%를 수입에 의존하는 우리나라의 1인당 금속자원 소비량은 OECD 최고 수준이며 신재생에너지, 헬스케어, 반도체 등 다양한 산업에서 귀금속에 대한 소비량은 점점 증가하고 있다. 귀금속 중에서도 특히 금(金)은 전기, 전자산업 분야에서 배터리, 전기자동차, 신재생에너지 등 다양한 수요가 있으나 한정된 양과 높은 가격으로 인해 해당 산업에서 항상 큰 변수로 작용하고 있다. 전 세계적으로 폐기물에서 귀금속을 추출하는 ‘도시광산’에 대한 연구가 활발히 진행되는 것도 이러한 이유이다. 하지만 폐자원을 활용하여 고순도의 금을 추출하는 기술의 대다수는 다량의 화학물질과 고온의 에너지를 필요로 하고 있어 환경규제 및 효율 문제를 안고 있다. 국내 연구진이 폐기물로부터 귀금속 회수율을 획기적으로 높일 수 있는 기술을 개발했다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진) 물자원순환연구단 최재우, 정경원 박사 연구팀은 다층으로 이루어진 내부 구조를 고분자 껍질이 감싸고 있는 캡슐형 소재를 개발해 세계 최고수준인 99.9% 회수효율의 금회수공정을 개발했다고 밝혔다. 개발한 소재는 금 이온을 캡슐 내부에 가두어 회수하기 때문에 기존 흡착소재들과 비교해 회수 효율이 높다는 장점과 함께 고분자 껍질이 금 이온을 통과시키지만, 금과 함께 존재하는 부유 고형물질은 통과시키지 않아 내부구조가 막히는 현상을 방지할 수 있다는 장점도 갖고 있다. 다층으로 이루어진 내부구조에는 금 이온에만 반응하는 기능기를 도입해 14종의 이온 및 3종의 부유 고형물질이 공존하는 조건에서도 고분자 껍질을 통과한 금을 안정적으로 회수할 수 있었다. 캡슐형 소재는 용매교환법 고분자 용액을 녹이지 못하는 용액에 침전시켜 용매를 추출하여 다공성을 부여하는 방식의 제조법 을 기반으로 연속공정을 통해 생산가능하며 해당 소재를 10회 재생하여 재이용한 결과에 있어서도 99.9% 이상의 회수 성능을 유지함으로써 효율성과 안정성을 함께 입증했다. KIST 최재우, 정경원 박사는 “본 연구를 통해 개발된 소재는 기존 귀금속 회수를 위해 개발된 물질들이 갖고 있는 문제점을 해결함과 동시에 합성에 대한 용이성과 현장 적용성 높은 큰 입경 특성을 기반으로 관련 산업공정에 즉각적으로 적용 가능한 형태라는 큰 장점이 있다”라며, “본 연구를 통하여 회수 소재의 화학적인 특성 뿐 아니라, 소재의 형태도 수중 금속자원을 회수하는 데 매우 중요한 역할을 할 수 있었다.”라고 밝혔다. 제1저자인 KIST 정영균 박사는 “이번 연구 결과는 자동차, 석유화학 등 다양한 산업에서 발생되는 폐기물과 귀금속 스크랩으로부터 금속자원을 선택적으로 회수 및 정제 가능한 국내 최초 친환경 공정 개발의 기반이 될 것으로 기대한다. ”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙) 지원으로 KIST 주요사업과 소재혁신선도사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’ (IF : 13.273, JCR 분야 상위 2.448%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Cage-like amine-rich polymeric capsule with internal 3D center-radial channels for efficient and selective gold recovery - (제 1저자) 한국과학기술연구원 정영균 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 최재우, 정경원 책임연구원 그림 설명 금 회수 소재 제작 과정 및 물리/화학적인 구조 소재의 금 회수 컨셉(왼쪽) 및 금 회수 성능 대표 그림(오른쪽) KIST 물자원순환연구단 최재우, 정경원 박사팀에서 개발한 귀금속 회수의 프로세스. (왼쪽부터) 금 함유 폐액, KIST 연구진이 친환경으로 금을 회수할 수 있게 개발한 원형 고분자 껍질(흰색)로 감싸진 캡슐형 소재, 회수 공정을 통해 추출된 금, 고순도 금으로 정련된 회수된 금 KIST 정영균 박사후 연구원이 개발한 금 회수 소재를 통해 추출된 금을 살펴 보고 있다.

- 맹독성 중금속 ‘안티모니’ 흡착하는 바이오차 소재 개발 - 식품, 의약품 등의 원료로 사용되지 못하는 폐해조류(뿌리 등) 활용 국내 연구진이 버려지는 다시마를 이용해 물속의 맹독성 중금속을 제거할 수 있는 소재를 개발해 학계의 관심을 받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 물자원순환연구단 정경원, 최재우 박사팀이 물 속의 안티모니, 크롬, 비소 등의 음이온 중금속을 흡착하여 제거할 수 있는 바이오차 소재를 개발했다고 밝혔다. 안티모니(Sb)는 반도체, 배터리, 난연제, 차량용 브레이크패드 등 다양한 산업분야에 유용하게 사용되고 있다. 하지만 이를 이용하는 산업공단 인근에 있는 마을 주민들이 집단으로 암에 걸려 사망하고, 폐와 호흡기 계통 질환을 앓은 사례가 있을 만큼 독성이 강한 중금속이다. 이러한 문제가 발생하지 않게 하기 위해서 산업 폐수를 배출할 때 중금속을 일정 농도 이하로 제거 후 배출해야 하는데, 일반적으로 활성탄을 이용해 흡착하여 제거하고 있다. 우리나라는 활성탄의 약 70%를 수입에 의존하고 있기 때문에, 이를 대체할 수 있는 저비용, 고효율 흡착소재 개발이 필요한 상황이다. 최근에는 다양한 바이오매스를 이용하여 생산할 수 있는 바이오차에 대한 연구가 각광받고 있다. 바이오차는 활성탄 대비 생산비용이 약 3~6%에 불과하고 생산과정에서 이산화탄소가 발생하지 않는다는 장점이 있다. 바이오차는 일반적인 중금속에 대한 제거효율이 뛰어나지만 비소, 크롬, 안티모니와 같은 음이온계 맹독성 중금속은 제거하기 어려운 데다가 입자 크기가 작아 중금속을 흡착한 바이오차를 회수하기 어려워 2차오염을 유발할 수 있다는 한계가 있었다. 이러한 한계를 극복하기 위해 연구진은 세계 해조류 생산량 3위인 우리나라의 특성을 살려 양식장 및 연안에서 버려져 해양 오염을 일으킬 수 있는 해조류의 뿌리 등의 버리는 부분을 이용하여 새로운 바이오차를 생산했다. 또한, 생산한 바이오차의 표면에 자성물질인 제이콥사이트(MnFe2O4)를 결합시켜 음이온계 중금속을 흡착할 수 있고, 중금속을 흡착한 바이오차를 외부 자력을 이용해 회수할 수도 있게 되었다. 연구진은 개발한 소재가 오염물질과 접촉할 수 있는 비표면적을 극대화할 수 있도록 미세한 구 형태의 입자를 계층적 형태로 합성했다. 그 결과, 일반 바이오차 보다 비표면적이 34배 증가하였으며, 안티모니에 대한 흡착소재 단위무게 당 최대흡착량(mg/g)은 약 100배 이상 상승하였다. 또한, 대부분의 기존 연구가 대상 오염물질에 대한 최대흡착 효율을 산정할 때 이상적인 조건인 증류수를 이용하여 소재의 효율성을 검증했던 것과는 달리 수돗물과 강물에 직접 적용하였으며, 그럼에도 불구하고 증류수 조건과 유사한 90% 이상의 안티모니 제거효율을 확인하였다. KIST 정경원 박사는 “해양 오염을 유발하는 폐해조류로 바이오차를 생산했으며, 개발한 합성기술은 일반적인 바이오 오일 생산 이후 남은 찌꺼기에도 적용이 가능하다.”라고 밝혔으며, KIST 최재우 박사는 “개발한 소재를 활용하면 수계 내 배출되는 맹독성 중금속을 효과적으로 제어하여 수생태 안전성을 확보할 수 있으며, 기존 활성탄과는 달리 생산과정에서 CO2 발생이 없어 탄소중립 달성에 기여할 수 있다.”라고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받아 한국연구재단 소재혁신선도사업 및 KIST 주요사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 ‘Applied Surface Science’(JCR 분야 상위 2.381%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Fabrication of manganses ferrite (MnFe2O4) microsphere-coated magnetic biochar composite for antimonate sequestration: Characterization, adsorption behavior, and mechanistic understanding - (제1저자) 한국과학기술연구원 김희곤 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정경원 선임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 최재우 책임연구원 그림 설명 [그림 1] 일반 바이오차(좌) 및 3차원 구조의 미세원형 자성물질이 코팅된 바이오차(우)의 주사전자 현미경(Scanning Electron Microscope) 사진 [그림 2] 흡착 공정 후 외부자력을 통해 액상으로부터 소재를 분리/회수하는 사진

- ‘원위치 산화 정화 기술’이 적용된 토양에 대한 안정성 평가 - 대수층 토양 미생물의 자정능력 저감 및 회복 가능성 확인 구제역이나 조류독감으로 인한 폐사한 가축의 사체로 인한 토양 오염 문제가 심각하다. 토양과 함께 실생활에 유용한 수자원으로 활용되고 있는 지하수 또한 오염 문제가 심각해 안전하고 효과적인 정화 기술이 필요한 상황이다. 지하수를 정화하는 기술 가운데 ‘원위치 산화’(ISCO, In-situ chemical oxidation) 기술은 오염된 현장에서 지하수와 토양에 직접 산화제인 과산화수소와 과황산염을 주입해 오염물질을 분해하는 기술로, 이를 통해 산업공단, 화학공단, 유류 저장 및 수송 시설, 매립장 인근의 유·무기 오염물질을 분해해 오염된 지하수를 깨끗하게 정화할 수 있다. 그러나 산화제의 주입은 지하수를 함유한 지층인 대수층 토양의 자정능력 악화라는 또 다른 문제를 일으킬 수 있어 이에 대한 과학적인 안정성 평가가 필요했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 국가기반기술연구본부 물자원순환연구센터 조경진 박사팀이 한국건설기술연구원(KICT, 원장 김병석) 박새롬 박사팀과의 공동연구를 통해 대수층 토양에 대한 ISCO 기술의 안정성을 평가하고, 토양 미생물의 자정능력 회복 가능성을 확인했다고 밝혔다. 연구진은 과산화수소와 과황산염을 대수층 토양을 각각 노출시킨 후 미생물 군집 및 활성, 광물 조성 변화, 미생물 활성 회복 능력을 조사한 결과 고농도 과황산염이 주변 환경 조건을 산성화시키고 미생물 활성을 둔화시킨 것을 확인했다. 대수층 토양이 산화제에 노출됨에 따라 전반적으로 미생물 활성이 감소하였는데, 저농도(0.2mM) 과황산염에 노출된 대수층 토양의 경우 상대적으로 미생물 활성 감소 폭이 작았으나, 고농도(50mM) 과황산염에 노출된 토양 조건에서는 미생물 활성이 뚜렷하게 감소하고 광물 조성과 미생물 군집도 상당 부분 변화되었다. 또한 산화제에 노출된 대수층 토양에 오염물을 주입하여 미생물 활성 회복 능력을 평가하였더니, 저농도 과황산염에 노출된 대수층은 6주 후 60% 정도의 오염물질이 분해되었는데 이는 산화제에 노출되지 않은 토양과 유사한 수준이었다. 반면에, 고농도 과황산염에 노출된 토양에서는 20% 유기물만 분해되어 자정능력이 회복되기 어려움을 확인하였다. KIST 조경진 박사는 “산화제에 대한 대수층 토양의 안정성을 평가해 미생물의 회복이 가능한 환경친화적인 정화 기술을 제시했다는 데 의의가 있다.”라며, “향후, 다양한 오염지역의 지하수 수질을 개선해 양질의 수자원을 확보에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙) 지원으로 KIST 주요사업, KICT 주요사업, 한국연구재단 기후변화영향최소화기술개발사업, 중견연구자지원사업, 해양극지기초원천기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 환경 분야 국제학술지 ‘Environmental Science & Technology’ (IF : 7.864, JCR 분야 상위 5.472%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Biogeochemical Alteration of an Aquifer Soil during In Situ Chemical Oxidation by Hydrogen Peroxide and Peroxymonosulfate - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김은주 선임연구원 - (제 1저자) 한국건설기술연구원 박새롬 박사(前 한국과학기술연구원 박사후연구원) - (교신저자) 한국과학기술연구원 조경진 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 원위치 산화 기술의 개념도, 오염지역에 산화제(과산화수소, 과황산염)를 직접 투입하여 오염물을 정화한다. [그림 2] 산화제에 노출된 대수층 토양 미생물의 활성 회복 능력(resilience) 평가

- 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> [그림 1] 햇빛으로 재생할 수 있는 수처리 분리막 [그림 2] 고농도 미생물 오염수 여과 후 자연광 처리로 분리막의 물 투과 성능이 완전히 회복됨을 보여줌

- 고해상 실시간 측정으로 오염물질 장거리 이동이 고농도 미세먼지 원인임을 규명 - 오염원 규명을 통해 미세먼지 비상 저감조치의 효용성 증명 가을<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"="">, <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">겨울철만<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">되면<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">어김없이<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">찾아오는<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">고농도<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">미세먼지는<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">국내<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">대기의<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">정체<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">및<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">외부로부터의<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">오염물질<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">유입<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">등<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">다양한<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">원인이<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">알려져<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">있다<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"="">. <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">현재는<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">실제<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">측정을<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">통해<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">어떤<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">성분<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"="">, <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">근원지에<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">의하여<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">미세먼지가<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">형성되었는지에<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">관한<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">연구는<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">부족하여<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">대부분이<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">기상관측에<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">판단을<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">의존하고<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"=""> <span style="letter-spacing: -0.1px; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt; color: rgb(0, 0, 0);" apple="" sd="" gothic="" neo";="" font-size:="" 14pt;"="">있다<span class="s1" style="letter-spacing: -0.1px; font-size: 14pt; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; color: rgb(0, 0, 0);" helvetica="" neue";"="">.？ 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 환경복지연구센터 김화진 박사팀이 고해상 실시간 측정분석기(HR-ToF-AMS)를 이용, 실시간으로 미세먼지의 구성성분을 측정해 2019년 3월의 고농도 미세먼지가 장거리 이동의 영향이었음을 밝혔다. 특히 이 결과는 중국과학원(CAS) 연구진과 공동으로 측정하고 비교하여 중국의 오염물질이 국내에 유입된다는 것을 과학적으로 증명하여 발표한 것으로, 국제적인 정책 수립 시 근거로 활용할 수 있을 것으로 기대된다. KIST 김화진 박사팀은 고해상 실시간 측정분석기를 이용하여 2개월에 걸쳐 3분 단위로 중국과 서울 시내의 대기 중 미세먼지의 화학적 구성성분을 측정하고, 약 이틀간의 시간차를 두고 측정값을 비교하여 어떤 오염원이 주로 미세먼지에 영향을 주는지를 분석했다. 해당 기간 동안 유기 성분, 질산염, 황산염 등이 중국에서 이동해 오는 오염물질임을 명확히 밝혀냈으며, 장거리 이동오염 물질인 납이 이동해 오는 것 또한 실시간 분석을 통하여 밝혀냈다. 연구진이 측정 분석을 수행한 2019년 3월은 고농도 미세먼지 농도가 100μg/m3 가 3일 이상 지속되는 등 매우 심각한 상황이어서 비상저감 조치 등이 시행된 바 있다. 그럼에도 불구하고 정책의 가시적인 효과를 확인할 수 는 없었는데, 오염원 분석을 통하여 자동차 2부제 시행의 효과가 있음을 밝혔다. 당시 고농도 미세먼지의 원인은 장거리 이동에 의한 사례였기 때문에 비상저감 조치가 전체적인 농도 감소에 절대적인 영향을 주지는 못하였으나, 자동차에 기인한 농도 감소에는 기여한 것으로 분석결과 나타났다. 이 결과는 향후 정책 수립을 하는데 있어서 가이드가 될 수 있을 것으로 보인다. KIST 김화진 박사는 “이번 한-중 공동연구를 통해 오염물질의 장거리 이동 영향을 밝히는 한편, 이와 동시에 어떤 오염물질이 이동해 올 수 있는지를 밝힐 수 있었다. 고농도 미세먼지 정책 수립에 참고가 될 수 있겠으나 고농도 미세먼지 현상이 항상 장거리 이동에 의해서만 발생하는 것이 아니므로 좀 더 다양한 케이스의 원인에 대한 실시간 측정을 통한 원인 분석 및 메커니즘 규명이 필요하다.”라고 말하며 “미세먼지는 우리나라만의 문제가 아닌 동아시아 전체의 문제이므로 국제적인 협력연구가 반드시 필요하다.”라고 밝혔다. 본 연구는 미세먼지 국가전략 프로젝트와 대기환경복합대응연구사업으로 수행되었으며, 이번 연구결과는 대기과학 분야 국제 저널인 ‘Atmospheric Chemistry and Physics’ (IF: 5.414, JCR 분야 상위 9.14%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Measurement report: Characterization of severe spring haze episodes and influences of long-range transport in the Seoul metropolitan area in March 2019 - (제 1저자, 교신저자) 한국과학기술연구원 김화진 선임연구원 - (공동저자) University of California Davis, Dr. Qi Zhang - (공동저자) 중국과학원 Dr. Yele Sun <그림설명> [그림 1] 해외로부터 장거리 이동해 온 미세먼지 성분 [그림 2] 고농도 기간 국내 비상저감조치 정책으로 인하여 자동차 배출에 기인한 미세먼지 (vehicle emitted OA) 농도가 줄어드는 것 또한 보여줌 [그림 3] KIST 연구진이 중국과의 공동 측정을 통하여, 국내 고농도 미세먼지 발생시 중국의 미세먼지중, 질산염, 황산염, 유기성분중 장거리 이동 유기오염원이 국내에 이틀 간격으로 영향을 미친다는 결과를 발표함 같은기간 국내 비상저감조치 정책으로 인하여 자동차 배출에 기인한 미세먼지 농도는 줄어드는 것 또한 보여줌 [그림 4] 장거리이동에 의하여 납이 이동하여 고농도 미세먼지 기간 국내에 영향을 미치는 것을 실시간 측정과 분석을 통하여 보여줌

- 흡착속도 빠른 고효율 분말활성탄 제조기술 개발 - 기존의 재래식 정수 공정에서도 녹조로부터 안전한 수돗물 생산 가능 녹조현상은 일사량이 많아지고 수온이 높아지는 여름철에 남조류를 포함한 식물성 플랑크톤이 급격히 증식하는 현상으로, 기후변화로 인한 이상고온과 강수량의 감소되는 경우 발생 빈도를 증가시켜 불안감을 가중시키고 있다. 특히, 특정 남조류의 경우에는 흙냄새 또는 곰팡이 냄새를 일으키는 맛 냄새 물질과 독성물질을 만들어 낸다. 이러한 물질들은 일반적인 정수과정에서는 잘 제거되지 않기 때문에 고도 정수시설 등 추가적 처리시설이 필수적이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 물자원순환연구센터 송경근 박사 연구팀은 추가적인 고도 정수 처리시설의 설치 없이 기존의 재래식 정수 공정에서도 녹조에 의해 유발되는 맛 냄새 물질 및 독성물질의 효과적인 처리가 가능한 정수 공정을 개발했다고 밝혔다. 녹조현상에 대응하기 위해 대규모 정수장에서는 오존과 입상활성탄을 이용하는 고도정수시설을 설치하여 운영하고 있지만, 고도정수시설이 없는 재래식 정수장의 경우는 녹조 발생 시 분말활성탄을 투입하여 녹조 유래물질을 흡착하고 염소처리를 강화하여 산화력을 증가시키는 방법을 활용하고 있다. 그러나 기존의 분말활성탄의 경우는 녹조 유래 물질의 흡착속도가 느려 충분한 접촉시간을 확보하기가 어려우며 그에 따라 많은 양의 분말활성탄을 주입하여야 하는 문제가 있었다. KIST 송경근 박사팀은 기존의 재래식 정수장의 녹조 대응을 위해 흡착속도를 높인 분말활성탄을 개발했다. 연구팀은 분말활성탄을 분쇄하여 입자크기를 작게 만들었다. 입자크기가 작아진 분말활성탄은 표면에 미세한 구멍이 많아져 직접적으로 녹조 유래 물질을 흡착할 수 있는 부분이 커졌다. 연구팀은 기존 상용 분말활성탄에 비해 녹조로 유발되는 맛？냄새 물질 및 독성물질에 대한 흡착속도가 월등히 빠른 흡착속도(물질별 20%~150% 증대)를 갖는 것을 확인하였다. KIST 송경근 박사는 “새로운 분말활성탄은 간단한 방법으로 제조가 가능할 뿐만 아니라 빠른 흡착속도를 가지고 있어 충분한 접촉시간 확보가 어려운 기존 재래식 정수장에서도 고가의 시설 설치 없이도 안정적인 녹조 대응이 가능할 것으로 보인다.”라며, “본 정수 기술이 확대 보급된다면 국민의 수돗물에 대한 불안감을 해소하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 한국연구재단 사회문제해결형기술개발사업과 신진연구자지원사업 및 국가과학기술연구회 창의형융합연구사업으로 수행되었으며, 이번 연구결과는 수자원 분야 권위지인 ‘Water Research’ (JCR 분야 상위 0.532%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Simultaneous control of algal micropollutants based on ball-milled powdered activated carbon in combination with permanganate oxidation and coagulation - (제 1저자) 한국과학기술연구원 조강우 선임연구원(現 포항공과대학교 교수) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송경근 책임연구원 <그림설명> [그림1] KIST 연구진이 개발한 분말활성탄 [그림2] (좌)기존 분말활성탄과 (우)KIST연구진이 볼밀을 이용하여 분쇄하여 개발한 분말활성탄의 SEM 사진 [그림3] KIST 연구진이 개발한 분말활성탄과 과망간산염 산화를 적용한 정수 공정을 보여주는 개요도

- 고농도 미세먼지를 유발하는 국내외 오염물질 간의 악화 과정 규명 - 중국발 미세먼지 유입 시 질소산화물 배출 저감은 초미세먼지 완화에 효과적 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 환경복지연구센터 김진영 박사 연구팀은 중국발 미세먼지의 유입이 국내에서 배출된 질소산화물(NOx)과의 상호작용을 통해 수도권의 초미세먼지 오염을 더욱 악화시키는 과정을 규명했다고 밝혔다. 겨울철에서 봄철에 걸쳐 종종 발생하는 고농도 초미세먼지 오염의 원인으로 국내에서 배출된 여러 미세먼지 원인 물질들과 함께, 중국발 미세먼지로 대표되는 해외 오염물질의 유입이 꾸준히 지목되고 있다. 그러나 중국발 미세먼지의 유입 시에도 수도권의 초미세먼지 농도는 단순히 중국발 미세먼지의 유입만으로 설명하기에는 훨씬 더 높은 경우가 많다. KIST 김진영 박사 연구팀은 이를 화학적으로 설명하기 위해 초미세먼지(PM2.5)를 측정일별로 해외 유입, 국내 대기 정체, 해외 유입+국내 대기 정체의 세 가지 조건으로 분류하고 각 유형별 미세먼지의 열역학적 특성을 분석하였다. 분석 결과, 해외 미세먼지의 유입이 없는 대기 정체 조건에서는 34μg/m3였던 초미세먼지 농도가 중국발 미세먼지가 유입될 경우 53μg/m3로 높아졌다. 거기에 국내 대기까지 정체될 경우 72μg/m3으로 가장 높은 농도를 보였다. 또한, 중국발 미세먼지의 유입이 있는 경우는 그렇지 않은 경우에 비해 초미세먼지 내의 황산염, 질산염, 암모늄 등의 2차 생성 오염물질 성분과 수분이 풍부한 것을 확인했다. 중국발 미세먼지에 포함된 황산염 및 질산염은 강한 흡습성이 있어 입자 내의 수분을 증가시킨다. 수분이 많은 미세먼지가 수도권으로 유입되어, 자동차 배기가스 등의 질소산화물과 만나 반응하면 입자 내에 질산염이 추가적으로 생성된다. 이렇게 국내에서 증가한 질산염이 다시 수분을 흡수하고 질산염을 증가시키는 되먹임 효과로 인해 미세먼지 농도가 더욱 높아진다. 질소산화물이 미세먼지 입자 내에서 수분과 만나 질산염으로 전환되기 위해서는 대기중에 질소산화물과 암모니아가 풍부해야 한다. 대기중 암모니아 농도를 줄이면 중국발 미세먼지와 국내에서 배출된 질소산화물 간의 시너지 효과를 줄일 수 있다. 하지만 이 과정에서 오히려 초미세먼지 입자가 산성화되기 때문에 미세먼지의 인체 위해성을 더욱 높일 우려가 있다. 따라서, 국내 질소산화물 배출 저감을 통해 대기중 총 질산 성분을 줄임으로써 입자 내의 추가적인 질산염의 증가를 억제하는 방법이, 중국발 미세먼지 유입 시 수도권의 초미세먼지 오염을 완화할 수 있는 좋은 방법이 될 수 있다. KIST 연구진은 중국발 미세먼지의 영향을 많이 받는 겨울철의 경우, 낮은 온도로 인해 질소산화물의 질산염 전환이 잘 되기 때문에, 이러한 질소산화물 배출 저감 전략이 더욱 효과적일 것으로 보았다. KIST 김진영 박사는 “이번 연구를 통해 중국발 미세먼지가 국내 자동차 및 산업시설에서 배출되는 질소산화물과 함께 수도권 초미세먼지 농도를 증가시키는 복합적인 기작을 구체적으로 밝힐 수 있었다.”고 말하며 “이 연구가 향후 더욱 효과적인 수도권 초미세먼지 관리 정책에 대한 밑거름이 되기를 바란다.”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영), 환경부(장관 조명래), 보건복지부(장관 박능후) 지원으로 한국연구재단 미세먼지 범부처 프로젝트 사업 및 기초연구사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 기상 및 대기과학 분야 국제 학술지인 「Atmospheric Chemistry and Physics」 에 6월 30일 온라인 게재되었다. * (논문명) Synergistic enhancement of urban haze by nitrate uptake into transported hygroscopic particles in the Asian continental outflow - (제 1저자) 한국과학기술연구원 서지훈 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김진영 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 국내 대기 정체 조건에서 국외 미세먼지의 장거리 유입과 국내 배출 전구물질 축적의 복합상승효과에 의한 수도권 고농도 미세먼지 발생 모식도. [그림 2] (좌) 국내 대기 정체(S)/환기(V) 및 국외 미세먼지 장거리 유입의 유(T)/무(nT) 조건에서 대기 중 질소산화물(NO2) 농도와 PM2.5 질산염(NO3-) 성분 사이의 관계 (우) 초미세먼지 입자의 산성도(pH) 및 질산염 분배율(ε(NO3-) = NO3- / [HNO3 + NO3-])

- 흡수특성 우수한 태양열 흡수체 적용한 고효율 막증류 기술 개발 - 수처리 기술에 소재 기술을 접목한 융합연구의 성공적 사례 한국과학기술연구원(KIST, 원장직무대행 윤석진) 물자원순환연구센터 송경근 박사와 광전소재연구단 최원준 박사 공동연구팀은 신재생에너지인 태양열을 이용하여 바닷물이나 하수로부터 먹는 물을 생산할 수 있는 고효율 태양열 막증류 기술을 개발했다고 밝혔다. 막증류 기술은 바닷물로부터 먹는 물을 만드는 담수화 기술의 하나로 바닷물을 가열하여 수증기만 통과할 수 있는 소수성 분리막으로 통과시켜 바닷물과 분리하여 모은 후 응축하여 먹는 물을 생산하는 기술이다. 기존의 증발법에 비하여 낮은 온도에서 구동이 가능하여 에너지 사용량을 줄일 수 있어 차세대 담수화 기술로 각광받고 있다. 특히 신재생에너지인 태양열을 열원으로 이용하는 태양열 막증류 기술은 화석연료 사용을 줄여 지구온난화를 방지할 수 있다. 태양열 막증류 기술에서 가장 중요한 부분이 태양열을 모아 물을 가열하는 역할을 하는 태양열 흡수체이다. 기존 상용화된 태양열 흡수체는 태양열 흡수 성능이 낮아 태양열 조건이 좋은 일부지역에서만 적용이 가능하며, 이 경우에도 태양열 흡수에 필요한 흡수체의 면적이 매우 넓어야하는 단점이 존재하였다. KIST 연구진은 티타늄(Ti) 금속과 불화마그네슘(MgF2)을 이용한 새로운 태양열 흡수체를 적용하여 물 생산량을 획기적으로 늘릴 수 있는 고효율 태양열 막증류 기술을 개발했다. 개발된 태양열 흡수체는 태양에너지의 대부분 영역인 0.3∼2.5μm 파장의 태양에너지를 85% 이상 흡수하고, 물 온도를 80°C 이상으로 가열할 수 있는 성능을 가지고 있으며, 개발된 흡수체를 태양열 막증류에 적용한 결과, 9월 맑은 날 기준 10시간 동안 4.78L/m2 의 먹는 물을 생산할 수 있었다. 이는 기존의 상용화된 태양열 흡수체에 비하여 2배 이상 물을 생산해낼 수 있는 높은 성능이다. 새로운 태양열 흡수체는 티타늄(Ti) 금속과 불화마그네슘(MgF2)을 전자 빔을 이용하여 수십 nm 두께의 박막으로 증착하는 간단한 방법으로 제조가 가능하며 우수한 태양열 흡수성능을 가지고 있어 태양열 막증류 뿐만 아니라 태양열 보일러 등에도 적용이 가능할 것으로 보인다. 개발된 태양열 막증류 기술은 태양열을 열원으로 사용하기 때문에 에너지 인프라가 없는 고립지역에 적용할 수 있어 먹는 물이 부족한 해외 저개발국 및 국내 도서지역 또는 오지에 먹는 물을 공급하는 시설로 적용할 수 있으며, 해외 파병지역 또는 야전군 주둔지에 먹는 물을 공급하는 군사용 시설로도 적용할 수 있을 것으로 기대된다. KIST 송경근 박사는 “본 연구는 수처리 기술에 소재 기술을 접목하여 혁신적인 성과를 창출한 융합연구의 성공적인 사례로 큰 의미가 있다.”라며, “앞으로도 지속적인 융합연구를 통하여 최첨단 소재기술을 적용한 수처리 기술 개발에 매진할 계획이다.”라고 말했다. 본 연구는 국토교통부(장관 김현미) 지원으로 국토교통기술촉진연구사업 등으로 수행되었으며, 이번 연구결과는 수자원 분야 국제 저널인 ‘Desalination’ (JCR 분야 상위 1.648%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Enhanced performance of a direct contact membrane distillation (DCMD) system with a Ti/MgF2 solar absorber under actual weather environments - (제 1저자) 한국과학기술연구원 신재원 박사과정 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이혜진 박사(現, 삼성전기) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송경근 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 최원준 책임연구원 <그림설명> [그림1] KIST 연구진이 개발한 Ti/MgF2 태양열 흡수체가 적용된 태양열 막증류 기술의 작동원리를 보여주는 개요도 [그림 2] Ti/MgF2 태양열 흡수체 제조 과정 요약 기판 위에 전자빔 증착방법으로 Ti와 MgF2를 7.3nm 두께와 96.5nm 두께로 10층을 교대로 증착하여 태양열 흡수제를 제조

- 마그네슘을 투입하여 해수담수화 분리막 오염을 억제하는 공정 개발 - 해수담수화 안정성을 확보하여 공정 효율 및 분리막 수명 연장 기대 국내 연구진이 바닷물로부터 염분과 용해 물질을 제거하여 식수 및 생활용수, 공업용수 등을 얻어내는 해수담수화 기술에 사용되는 분리막의 오염을 억제하는 방법을 찾아냈다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 직무대행 윤석진) 물자원순환연구센터 정성필, 이석헌 박사팀은 해수담수화 기술 중 하나인 막증류 공정에 적용 가능한 분리막이 오염되거나 젖지 않도록 하는 마그네슘 투입 전처리 공정을 개발했다고 밝혔다. 해수담수화 기술 중 하나인 막증류 공정은 해수를 가열하여 발생된 수증기를 소수성 분리막을 통과시켜 해수와 수증기를 분리한 후 응축하여 담수를 생산하는 기술이다. 막증류 공정에서는 분리막 표면에서 막오염이 발생하며, 막증류 공정에서의 독특한 현상인 막젖음이 발생한다. 막 오염에 의하여 담수 생산 속도가 감소하거나, 분리막의 교체 주기가 짧아지는 경우 담수 생산 비용이 증가되는 문제점이 있었다. KIST 연구진은 막증류 공정을 모니터링하여 탄산칼슘(CaCO3)과 황산칼슘(CaSO4) 결정이 분리막 표면에 형성되는 것이 막오염의 주요 원인임을 확인하였다. 또한, 탄산칼슘은 운전 초기부터 형성되어 분리막의 부분 막젖음을 유발하고, 황산칼슘의 형성은 완전한 막젖음을 발생시켜 운전 중단을 유발함을 규명하였다. 해수담수화 공정에서 칼슘계 결정에 의한 막오염을 방지하기 위하여 스케일방지제(anti-scalant)가 대표적으로 적용되어 왔으며, 막증류 공정의 전처리 공정으로써 화학적 연수화(軟水化) 기술이 적용된 사례도 보고되고 있다. 하지만, 스케일방지제를 사용하는 경우, 유기물인 스케일방지제가 유입수의 표면장력을 낮춰 막젖음의 발생 가능성을 증가시킨다는 보고가 있다. 또한, 화학적 연수화 기술을 적용하는 경우, 연수화 과정에서 형성된 결정들을 제거하기 위한 대규모 침전 공정이 추가로 필요한 어려움이 있다. KIST 정성필 박사팀은 바닷물에 마그네슘을 투입하는 전처리 공정을 최초로 제안하였다. 마그네슘은 바닷물 속에 존재하는 탄산 및 황산이온과 결합하려 하므로, 탄산칼슘 및 황산칼슘의 형성을 막아 분리막 오염이 효과적으로 지연되는 것으로 확인되었다. 또한, 투입되는 염화마그네슘(MgCl2)이 무기물질이기 때문에 소수성 분리막의 안정성(막젖음에 대한 저항성)도 확보할 수 있었다. KIST 정성필 박사는 “소수성 분리막의 안정성이 확보되어 담수화 효율이 높아지고 분리막의 수명이 연장될 수 있을 것으로 기대된다.”라고 말하며, “무기물 기반의 친환경 전처리가 막 증발 공정 뿐 아니라 다양한 해수담수화 공정에서 적용할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 환경부(장관 조명래) 플랜트연구사업과 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원 하에 KIST 주요사업으로 수행되었으며, 연구결과는 ‘Water Research’ (IF : 7.913, JCR 분야 상위 0.549%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Retardation of wetting for membrane distillation by adjusting major components of seawater - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김혜원 연구원(박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 정성필 선임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이석헌 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 마그네슘이 추가 전처리가 적용된 경우, 막 증류 공정 분리막의 막오염이 제어되는 기작 개요도