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물 속 미세플라스틱 제거 기술 개발

마찰대전 에너지 발전소자에 전기영동기술 접목

한국생산기술연구원이 DGIST(대구경북과학기술원)과 공동으로 물 속 마이크로(㎛)~나노미터(㎚) 크기의 미세플라스틱을 걸러내는 친환경 미세플라스틱 제거기술을 개발했다고 최근 밝혔다.

미세플라스틱은 지름이 5㎜ 미만인 플라스틱 입자로, 처음부터 작게 만들어진 ‘1차 미세플라스틱’과 잘게 부서지고 쪼개진 ‘2차 미세플라스틱’으로 분류한다.

미세플라스틱은 물속에서 필터로 걸러내기가 어렵고, 나노미터 크기의 초미세 플라스틱의 경우에는 필터가 막히거나 필터 자체의 해양오염 문제가 제기돼 왔다.
물 속 미세플라스틱 제거 기술 개발 - 산업종합저널 전자
(왼쪽부터) DGIST 에너지공학과 이주혁 교수, 이철재 석·박사통합과정생, 한국생산기술연구원 조한철 수석연구원, 박병건 박사과정생 (사진=생기원)

이에 연구팀은 높은 전압을 통해 전기영동 증착 효율을 높일 수 있다는 점에 주목하고, DGIST 이주혁 교수팀이 개발한 3차원 다공성 미세구조 ‘마찰대전 에너지 발전소자’(Triboelectric Nagogenerator, 이하 TENG)에 전기영동기술을 접목했다.

높은 전압을 이용해 물속에서 강한 전기장을 발생시키면 물 속 마이크로·나노입자가 빠르게 전극 쪽으로 이동해 전극에 달라붙는 방식으로 미세플라스틱 입자를 제거하는 원리다.

연구팀은 TENG이 운동에너지를 전기에너지로 변환시키기 때문에 친환경적인 미세플라스틱 필터 제작이 가능하다고 했다. 또한 마찰대전 에너지의 높은 전압특성을 활용하기 때문에 별도의 외부 전원이 필요하지 않아 장소에 구애받지 않고 운용 가능하다고 설명했다.

특히 이번 연구를 통해 개발한 3차원 다공성 미세구조 TENG는 일반적으로 사용되는 평면 구조의 TENG보다 3배 이상 높은 출력을 보인다고 연구팀은 밝혔다. 이를 활용한 마이크로 사이즈의 미세플라스틱 입자 제거율은 21.4%로, 기존 TENG 입자 제거율 3.8%보다 5배 이상 높다고 소개했다.

또한 마이크로 단위의 미세플라스틱 뿐만 아니라 나노 사이즈의 산화아연, 이산화규소 등 다양한 종류의 미세 독성 입자까지 제거 가능하다고 덧붙였다.


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