버려진 페트병 활용해 고효율 ‘항생물질 흡착소재’ 개발

KIST, 환경·에너지 소재 등 다양한 분야 활용 가능

한국과학기술연구원(KIST)은 24일 버려진 페트병을 활용해 물속에 있는 항생물질을 제거하는 고효율 흡착 소재를 개발했다고 밝혔다.

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.

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.

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