비료, 농약, 약품 등 수질 오염 물질을 빨아들이는 탄소나노튜브 스폰지(carbon nanotube sponge)가 17일 저널 나노테크놀로지(Nanotechnology)에 발간되었다. 이 탄소나노튜브 스폰지는 기존 연구보다 효율이 3배 이상 높은 것으로 나타났다.

독특한 방식으로 황을 도핑한 탄소나노튜브(CNT) 스폰지는 기름 흡수 능력도 뛰어나 산업 재해 또한 기름 유출 시 제거에 사용할 수 있는 물질 개발의 가능성을 연다.

탄소나노튜브는 탄소 원자로만 이루어진 격자 무늬의 원통형 물질로, 독특한 구조 때문에 열적, 화학적, 기계적 성질이 특이해 방탄복부터 태양광판까지 활용성이 크다.

탄소나노튜브는 그간 폐수 처리에 잠재적인 물질로 각광받아왔지만, 문제는 미세 분말을 처리하고 최종적으로 이를 물에서 회수하는 과정이다.

주 저자인 로마대학교 루카카밀리(Luca Camilli) 박사는 “탄소나노튜브를 다루는 것이 쉽지 않고 바다로 분산된 후 손실되기 때문에 바다에서 탄소나노튜브를 이용해 유출된 기름을 제거하는 것은 까다로운 일”이라고 말한다.

“그러나 우리가 이번 연구에서 합성한 mm혹은 cm 단위의 탄소나노튜브는 처리가 더욱 용이하다. 다공성 구조이기 때문에 물 위에 뜨게 되고, 기름으로 포화되면 제거가 용이하다. 이 재료를 짜내면 다시 기름을 방출하고 기름을 재이용 할 수 있다.”

로마대학교, 낭트대학교, 라퀼라대학교 연구진은 생산 과정에서 황을 추가하여 필요한 크기로 탄소나노튜브를 확대시켰고, 평균 20mm길이의 스펀지를 만들었다.

황을 도핑하면 탄소나노튜브 스펀지 표면에 결함이 생겨 페로센(ferrocene)을 만들어내는데, 이는 탄소 껍질 안에 미세한 캡슐 안으로 철을 증착시킨다.

스펀지 안의 철은 직접적인 접촉 없이도 자기적으로 통제가 가능하게 하고, 물 표면에 탄소나노튜브가 분사되었을 때 통제가 실질적으로 어려운 문제를 완화시킨다.

연구진은 이 나노튜브 스펀지가 독성 유기 솔벤트 다이클로로벤젠(dichlorobenzene)을 정화하는 과정을 보였다. 결과적으로 기존 연구보다 3.5배 많은 양을 흡수하였다.

또한 탄소나노튜브 스펀지는 초기 질량의 150배까지 식물성 오일을 흡수할 수 있으며, 엔진 오일 흡수 효율은 기전 보다 약간 높았다.

연구진은 다음 연구에서 합성 공정을 향상하여 스폰지 생산을 상용화를 이룰 것이며, 상용화 실현 이전에 스폰지의 독성을 연구해야 할 것이라고 말한다.