장민 교수(환경공학과) 연구팀, 미량유기 오염물질 오염수 처리용 전기촉매 오존화(ECO) 공정 및 전기촉매 개발

: In-situ Raman을 이용한 금속간 산화환원 거동 규명

- 응용 표면 과학 (JCR IF 6.3, 재료 과학(코팅 및 필름) 분야 1위, JCR 순위: 97.83%) 과학 저널에 게재 -

 

누르하스리나 압드 라만 (연구원), 황건덕 박사, 종초은 연구교수, 장민 교수

  본교 환경공학과 박사과정생인 누르하스리나 압드 라만(제1저자)와 황건덕 박사와 종초은 연구교수(공동교신저자)를 포함한 장민 교수(교신저자, 대학중점연구소 PBRC 부소장, 환경나노기술연구실(JENTL) 소장) 연구팀은 미량유기오염물질로 오염된 물을 효과적으로 처리할 수 있는 전기촉매 오존화 공정(ECO)과 산화-환원 촉매를 개발했다. 표면 코팅 분야의 최고 저널인 Applied Surface Science에 게재된 이 연구는 NiO-CeO2 산화-환원 촉매에 산소 공극(OV)을 생성시 ECO 성능을 향상시키는 전기촉매로 활용, 미량유기오염물질 제거에 대규모로 응용할 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 확인했다. 의약품 및 살충제는 잔류성과 생체 내성으로 인해 생태 및 건강에 심각한 위험을 초래하며, ECO는 수원에서 의약품이나 살충제와 같은 미량유기오염물질을 제거하기 위한 핵심 기술로 떠오르고 있다. 오존 처리는 수처리에 사용되어 왔지만 낮은 용해도, 느린 반응 속도, 높은 에너지 소비로 인해 효율성이 낮다. 본 연구는 NiO-CeO2 촉매 OV 함량이 높은 전극을 사용한 전기셀에서 오존이 산화력이 높은 하이드록실 라디칼 (· OH)로 효과적으로 전환하여 수처리 효율을 극대화 하고, 금속 침출 없이 지속적인 수처리 효율을 유지할 수 있었다. 장민 교수 연구팀은 기존 오존 처리 대비 내성이 강한 제초제 아트라진(ATZ)의 탈염 효율을 3.4배 높이고, 에너지 소비량은 84.4% 낮췄으며, In-situ Raman 분광법과 같은 첨단 도구를 사용하여 NiO-CeO2 촉매에서 금속 간 거동과 산화-환원 상호작용이 어떻게 개선되어 미량유기오염물질을 더 빠른 속도와 더 높은 에너지 효율로 분해하는지를 규명하였다. 전 세계적으로 미량유기오염물질로 오염된 수질에 대한 우려가 커지고 있는 가운데, 개발된 ECO 및 전기촉매는 독성이 높은 미량유기오염물질을 탈염하는 효과적인 공정으로 적용 가능할 것으로 기대된다.     본 연구는 교육부가 지원하는 한국연구재단(NRF)의 기초과학연구사업인 2024년 광운대학교 서울녹색환경센터(SGEC, 한국 22-01-04-02-14) 연구비 지원(과제번호:2023R1A2C1003464)과 한국환경산업기술원의 지원으로 수행되었다. 2023R1A2C1003464) 및 한국환경산업기술원(과제번호 RS-2023-00215807)의 지원으로 수행되었으며, 연구 결과는 '전기촉매 오존화를 위한 NiO-CeO2 환원 촉매에서 산소 공극의 역할 규명'이라는 제목으로 과학저널 'Applied Surface Science' 9월 6일자 온라인판에 게재되었다. 웹 링크 : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169433224018889   출처 : 광운대학교 최신연구성과 (kw.ac.kr)