고려대학교는 김혜정 기계공학부 교수 연구진이 별도 화학약품 없이 태양광만으로 오염된 물을 정화할 수 있는 유연형 마이크로리액터 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

마이크로리액터는 머리카락 굵기 수준의 미세한 관 안에서 물질을 연속적으로 흐르게 해 화학 반응을 유도하는 소형 장치다. 표면적이 넓어 반응 속도가 빠르고 효율이 높다는 장점이 있다.

친환경수처리 기술은 빛 에너지로 물속 오염물질을 분해하는 광촉매 기반 수처리 기술이 대표적이다. 하지만 기존 장치는 대부분 딱딱한 구조로 제작돼 곡면이나 야외 현장에 적용하기 어렵다는 한계가 있었다.

연구팀은 이 같은 한계를 극복하기 위해 태양광 기반으로 작동하는 유연형 광촉매 마이크로리액터를 개발했다. 이 장치는 별도 화학약품 없이 빛 에너지를 이용해 오염물질을 분해하며 유연한 구조로 다양한 환경에서 안정적으로 사용할 수 있도록 설계됐다.

특히 장치 내부에 3차원 격자 구조를 도입해 정화 성능을 높였다. 물의 흐름을 효과적으로 섞어 오염물질이 광촉매 표면에 더 자주 닿도록 한 결과 연속적으로 오염수를 흘려보내는 조건에서 최대 99.4%의 오염물질 제거 효율을 달성했다.

연구팀이 개발한 마이크로리액터는 휘어지거나 비틀리는 조건에서도 구조적 안정성을 유지했다. 종이를 접듯 완전히 구기거나 돌돌 말 수 있는 약 1mm 수준의 작은 곡률 반경에서도 파손 없이 변형이 가능했다.

연구팀은 장치를 현장에서 활용할 수 있는 수준으로 대면적화하고 야외 햇빛 조건에서도 성능을 검증했다. 그 결과 96.9%의 오염물질 제거 효율을 달성했다.

소형 펌프와 배터리를 결합한 휴대형 순환 시스템도 구현했다. 해당 시스템은 장시간 순환 구동 조건에서도 안정적인 정화 성능을 유지해 전원과 설비가 제한된 야외 환경에서도 운용 가능한 휴대형 수처리 장치로의 적용 가능성을 보였다.

이번 연구 성과는 화학공학 및 환경공학 분야 국제학술지 'Chemical Engineering Journal' 온라인판에 지난달 30일 게재됐으며 한국연구재단(NRF) 중견연구 및 한국기초과학지원연구원(KBSI) 지원을 받아 수행됐다.

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