해수, 폐수 정화에 고부가가치 자원까지 추출한다고?

화학硏, 전기투석 공정 교환막 개발...日에 이어 세계 2번째

국내 연구진이 해수, 폐수를 정화하고 폐수 속에 녹아있는 유기산이나 희소금속자원을 회수할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다.

전기투석 상업화 시스템
Novasep 제공

한국화학연구원 김정훈, 장봉준 박사 공동연구팀은 바닷물을 담수로 바꾸고 오염된 물을 정화하는 한편 폐수 속에 섞인 고부가가치 자원을 회수할 수 있는 기술을 개발했다고 4일 밝혔다. 이번 기술은 일본에 이어 세계 2번째로 개발한 것으로 국내외 특허 15건을 등록하고 현재 상업화를 위한 연구를 진행 중에 있다.

전기투석 공정은 양(+)이온 교환막과 음(-)이온 교환막 수 백장이 교대로 배열된 장치에 전기를 공급하면 물 속에 있는 이온성 물질들이 각각의 극에 끌려가 걸러지고 농축되는 기술이다.

전기투석 공정은 바닷물 속 염화나트륨, 황산마그네슘, 염화칼슘 등을 제거해 소금을 만들거나 해수 담수화, 해양 심층수 제조에 쓰이거나 공업용 폐수 속에 포함된 카드뮴, 구리, 납 같은 중금속과 비소, 염소, 불소 등 유해음이온을 분리 정화하는데 활용된다. 최근에는 실크 아미노산, 부릴산 같은 바이오분야 핵심 유기산이나 신재생 에너지에 많이 쓰이는 희귀금속자원을 회수하는데도 쓰이고 있다.

이 같은 공정이 효과적으로 작동하기 위해서는 교환막이 잘 기능해야 한다. 지금까지 쓰이고 있는 교환막들은 분리효율이 낮고 전기 에너지가 많이 쓰이거나 설치 비용이 많이 든다는 단점이 있었다.

개발된 양/음이온교환막 적층모듈을 적용한 전기투석 설비
한국화학연구원 제공

연구팀은 고분자 물질에 여러 화학물질을 첨가해 교환막을 만들었는데 기존의 것들보다 얇고 투명하며 기계적 강도가 높은 것으로 확인됐다. 또 양이온과 음이온을 잘 분리할 수 있는 것으로 조사되기도 했다.

장봉준 박사는 “지난 8년간 수많은 연구와 시행착오를 거쳐 기존 제품의 성능을 뛰어넘는 교환막을 개발할 수 있었다”며 “대규모 상업화가 이뤄질 경우 전기투석 공정과 플랜트의 수입대체 효과는 물론 에너지 저감효과도 있을 것”이라고 설명했다.

유용하 기자