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NEW 이창구 교수팀, ‘조개 껍질’ 활용 水처리 공정 고도화 기술 개발
- 2026-01-19
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아주대학교 이창구 교수팀이 ‘조개 껍질 폐기물’을 활용한 오존 산화 수처리 공정 고도화 기술을 개발했다. 이에 폐기물의 자원 순환과 더불어 친환경 공정 설계에도 기여할 것으로 전망된다.
이창구 교수(환경안전공학과) 연구팀은 ‘패각 유래 바이오매스 기반 오존산화 공정 고도화: 아조계 염료 폐수의 탈색·무기화 및 독성저감(Enhancing ozonation using Meretrix lusoria shell waste biomass: sustainable decontamination of azo dye wastewater via decolorization, mineralization, and detoxification)’이라는 제목의 논문을 수(水)처리 분야 저명 학술지 <네이처 포트폴리오 저널 클린 워터(npj Clean Water)> 2026년 1월호에 게재했다고 밝혔다.
우리 학교 대학원 에너지시스템학과의 정성효 석사과정생이 제1저자로, 학부 환경안전공학과의 홍성학 학생이 공동저자로 참여했으며, 이창구 교수(환경안전공학과·대학원 에너지시스템학과)가 교신저자로 함께 했다.
패각(貝殼)은 조개와 굴, 전복 등의 껍데기로, 국내에서만 매년 약 30만톤 이상 생산되는 대표적인 폐기물이다. 주성분이 탄산칼슘(CaCO3)으로 이루어져 있어 자연 분해 속도가 매우 더디며, 매립 처리될 경우 침출수 발생 등 2차 오염으로 이어질 우려가 크다. 또한 뚜렷한 활용처가 부족해 현장에 장기간 쌓여 방치되는 경우가 많고, 이 과정에서 악취와 분진이 발생해 남해안 어촌 지역에서는 오랜 기간 골칫덩이로 여겨져 왔다.
연구팀은 조개류 중 백합(Meretrix lusoria)의 껍질이 간단한 열분해를 통해 소석회(Ca(OH)2) 기반 기능성 소재(ML800)로 변환 가능하다는 점을 확인했다. 또한 해당 소재를 오존 공정에 투입할 경우 오존 분자(O3, E° = 2.07 V)의 분해를 촉진해, 강력한 산화 능력을 나타내는 수산화라디칼(•OH, E° = 2.80 V) 생성이 증폭됨을 확인했다.
그 결과, 난분해성 아조계 염료가 함유된 폐수에 대해 높은 탈색 처리 성능(> 99.0%)을 확보할 수 있었으며, 무기화 효율 또한 유의미하게 개선했다(TOC 제거율 11.2% → 53.6%). 기존 오존 공정의 취약점으로 알려진 급성 독성 증가 현상 또한 효과적으로 완화함을 확인했다.
이번 연구는 전이금속 소재 혹은 소모성 약품 사용에 의존해 왔던 기존 ‘촉매기반 오존 고도산화공정(Advanced oxidation process, AOP)’에의 접근 방식과 달리, 저가의 풍부한 천연 폐자원을 기능성 촉진제로 효과적으로 활용함으로써 경제성과 환경친화성을 동시에 높일 수 있다. 덕분에 큰 기술적 파급효과를 낼 것으로 보인다. ‘오존 산화 공정’이란 오존(O3)이라는 강력한 산화제를 이용해, 폐수의 악취와 세균 등을 제거하는 기술을 말한다.
이창구 교수는 “이번 연구 성과는 폐기물 자원 순환 관점에서의 가치 창출에 기여할 수 있을 것”이라며 “산업 폐수 처리 현장의 약품 소모 및 독성 발생을 줄인 친환경 고도산화 공정 설계에도 도움이 될 것으로 기대한다”라고 전했다.
이번 연구는 환경부와 환경산업기술원이 지원하는 수열에너지 활용기술 및 에너지믹스 기술개발사업(과제명: AI기반 소규모 분산형 복합 수열에너지 회수 시스템 개발)의 지원을 받아 수행됐다.
아주대 환경안전공학과 이창구 교수팀은 조개 껍데기를 활용해 수처리 공정을 고도화 할 수 있는 방법을 개발했다.
폐기물의 자원 순환과 더불어 친환경 수처리 공정의 설계에도 기여할 수 있을 전망이다.