세계 해조류 생산량 3위를 자랑하는 한국에서 양식장과 연안에 버려져 해양오염을 일으킬 수 있는 다시마를 비롯한 해조류 뿌리 부위를 이용해 물 속 맹독성 중금속을 없애는 방법이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST) 물자원순환연구단은 해조류를 이용한 숯으로 물 속 안티몬, 크롬, 비소 같은 중금속을 흡착해 제거할 수 있는 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 연구결과는 소재과학 분야 국제학술지 ‘응용 표면과학’에 실렸다.

원자번호 51번 안티몬(Sb)은 반도체, 배터리, 난연제, 차량용 브레이크패드 등 다양한 산업분야에 사용되는 물질이다. 실제로 안티몬을 이용한 작업을 하는 공장 인근 마을주민들이 집단으로 암에 걸리고 폐, 호흡기 계통 질환을 앓은 사례가 있을 만큼 독성이 강한 중금속이다. 이 때문에 산업 폐수를 배출할 때 중금속을 일정 농도 이하로 제거 후 배출해야 하는데 일반적으로 활성탄을 이용해 흡착해 제거한다.

문제는 국내 활성탄의 70% 이상을 수입에 의존하고 있다. 저비용, 고효율 흡착소재 개발을 위해 많은 연구자들이 바이오매스를 이용해 생산할 수 있는 바이오차(Biochar) 연구를 하고 있다. 바이오차는 바이오매스를 이용해 만든 숯이라는 뜻의 합성어이다.

일반적으로 비이오차는 활성탄 대비 생산비용이 3~6%에 불과하고 생산과정에서 온실가스인 이산화탄소를 발생시키지 않고 중금속 제거효율도 뛰어나다. 문제는 중금속을 흡착한 바이오차를 회수하기가 쉽지 않아 오히려 2차오염을 유발할 수 있다는 우려가 나오고 있다는 점이다.

연구팀은 국내에서 쉽게 구할 수 있는 해조류 폐기물을 이용한 바이오차를 만들고 그 표면에 자성물질 ‘제이콥사이트’를 결합시켜 중금속을 쉽게 흡착할 수 있도록 했다. 또 중금속을 흡착한 바이오차를 자석을 이용해 쉽게 회수할 수도 있게 했다.

그 결과 일반 바이오차보다 비표면적이 34배 증가됐고 단위무게 당 최대흡착량은 100배 이상 상승했다. 수돗물과 강물에 직접 적용한 결과 실험실에서 나온 결과와 비슷하게 90% 이상 제거효율을 확인했다.

연구를 이끈 정경원 KIST 박사는 “이번 연구결과는 폐해조류 뿐만 아니라 바이오유를 만든 뒤 남은 찌꺼기에도 적용할 수 있다”며 “맹독성 중금속을 효과적으로 제거할 뿐만 아니라 생산과정에서도 이산화탄소 발생이 없어 탄소중립 달성에도 도움이 될 것”이라고 설명했다.