건국대 연구팀, 병원성 폐수 항생제 산화분해 기술 첫 개발

건국대학교는 공과대학 사회환경공학부 배성준 교수 연구팀이 프랑스 ENSCR(Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes)의 케릴 한나 교수 연구팀과 공동으로 알루미늄 산업에서 발생하는 산업폐기물 ‘적토(Red mud)’를 이용해 병원성 폐수에 존재하는 항생제와 같은 미량오염 물질을 제거하는 환경 촉매 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

한-프 국제공동연구사업으로 진행한 이번 연구 결과는 수질 연구 분야 94개 SCI(E) 학술지 가운데 JCR 랭킹(IF 9.130) 1위를 기록하고 있는 국제학술지 ‘Wather Research’ 최근호(Volume179, 2020. 7.15)에 게재됐다.

2017년 세계 보건기구(WHO)에서 발표한 보고에 따르면 항생제 내성에 관한 문제는 현재 전 세계적으로 건강, 식량 안보, 개발에 가장 큰 위협 중 하나로 간주되며 병원과 도시 폐수에 빈번히 검출된다.

배성준 교수 연구팀은 세계 알루미늄 산업에서 연간 1억3천200만~2억6천400만톤 가량 발생해 환경문제를 일으키는 산업폐기물 적토를 환경 촉매로 이용해 병원성 폐수의 항생제를 산화분해, 제거할 수 있는 기술을 제시했다.

그동안의 연구 보고에 따르면 적토가 시멘트 첨가물이나 염료, 중금속 등의 흡착제로 활용 가능성은 확인됐으나 고도산화공정(AOP·Advanced Oxidation Process)에서 폐수처리를 위한 환경 촉매로 활용되기에는 처리시간이 너무 길어지거나 자외선(UV)을 조사해야 한다는 문제점이 대두됐다.

배 교수팀은 이 같은 문제점을 극복하기 위해 적토를 과산화일황산과 히드록실아민을 함께 활용해 적토 표면에 포함된 철 산화물의 Fe(III)/Fe(II) 순환을 촉진, 병원성 폐수에 있는 항생제를 효율적으로 산화분해 제거할 수 있다고 밝혔다.

병원성 폐수 항생제 산화분해 과정

배 교수는 “적토의 전 처리·개질 과정이나 UV를 조사하지 않고도 병원성 폐수 내 항생제 물질을 효율적으로 분해 제거할 수 있어 경제적 이점이 크다”며 “다양한 수용성 폐수처리를 위한 고도산화공정에서 새롭게 활용될 수 있는 실용적인 기술을 제시해줄 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 건국대 석사졸업생 김주현 연구원과 건국대에서 2달간 교환 대학원생으로 연구를 수행한 프랑스 ENSCR의 Gnougon Nina Coulibaly 연구원이 공동 1저자로 참여하고 건국대 박사과정 윤선호 연구원이 공동저자로 참여했다. 배성준 교수와 프랑스 ENSCR의 케릴 한나 교수는 공동 교신저자로 참여했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 한-프 국제공동연구사업과 기초연구사업 (신진연구)의 지원으로 수행했다.