[미국] 그래핀 폼 활용한 수질정화

메사추세츠공과대학교(MIT)와 차오퉁(Chiao Tung)대학교 연구진은 공동으로 그래핀(graphene)을 활용해 물 속 기포나 불순물을 없앨 수 있는 기술을 개발했다고 발표했다.

이번 연구는 독일의 재료 공학분야 세계 정상급 국제학술지『어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)』에 게재되었다.

광산, 핵폐기물, 지하 퇴적물 등에서 유출되는 오염수는 강과 호수 등에 유해 남조류를 발생시킬 뿐만 아니라 해양 오염을 일으킨다.

오염수에는 쓰레기를 비롯한 미세플라스틱이 포함돼 있는데 이러한 물질은 눈에 쉽게 띄지 않아 잠재적 위험성에 대한 우려가 높아지고 있다. 보이지 않는 물질 중에는 우라늄이라는 물질도 포함 돼 있는데 최근, 전 세계적으로 수돗물에서 검출되고 있다.

연구팀은 이러한 수질오염 문제를 해결하기 위해 시행한 연구에서 리튬-황 배터리에 사용되는 그래핀 폼의 물리적 성능을 활용해 우라늄을 제거하는 방법을 개발했다.

그래핀은 흑연의 한 층으로 이뤄진 얇은 막으로, 실리콘보다 전자이동도가 100배 빠르고 강철보다 강도가 200배 강하며 다이아몬드보다 열전도성이 2배 높아 ‘꿈의 신소재’로 주목받고 있다. 우수한 물리적·화학적 특성으로 인해 투명 플렉시블 디스플레이와 태양전지, 연료전지 등에 활용분야가 무궁무진하다.

연구진은 그래핀 폼을 우라늄 자석으로 변환하는 과정에서 거품을 통해 전하를 보내고 물을 쪼개, 수소를 방출함으로써 국소 pH를 증가시키고 용액에서 우라늄 이온을 끌어내는 화학적 변화를 유도해냈다. 이것은 우라늄이 거품 표면에 접목되면서 결정질 수산화우라늄을 형성한 것이다.

연구 관계자에 따르면 “이번 연구는 수질개선을 위한 새로운 종류의 가정용 정수 필터가 될 수 있다”며 “수도 필터 중 일부는 활성탄 성분을 포함하고 있으므로 우라늄 성준까지 필터링하기 위해서는 저전압 전기를 추가할 수 있다”고 말했다.

[출처 = WaterWorld(https://www.waterworld.com/technologies/filtration/press-release/14208159/mit-uses-graphene-foam-to-filter-heavy-metal-from-drinking-water) / 2021년 8월 5일]