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이태윤 교수팀, ‘네이처 포트폴리오 저널 클린 워터’ 논문 게재
- 작성자주우영
- 등록일2024-12-27 16:03:56
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나노 소재를 이용한 수(水)중 유해 중금속 ‘6가 크롬’ 제거기술 개발
사범대학 기술교육과 이태윤 교수 연구팀이 바이오매스로부터 합성된 다중원소 도핑 탄소나노입자를 이용해 잘 알려진 환경오염물질인 6가 크롬을 분해하는 광촉매 기술을 개발했다고 밝혔다.
이번 연구 성과는 물 분야 저명 국제 학술지 ‘네이처 포트폴리오 저널 클린 워터’(npj Clean Water, IF: 10.5, 상위 1.2%)에 12월 24일 게재됐다.
이번 연구는 공업교육연구소 군터 박사(제1저자)와 이태윤 교수(교신저자)가 참여했다.(논문 제목: Biomass-derived multiatom-doped carbon dots for the photocatalytic reduction of Cr(VI) and precipitation of Cr(III), 논문 링크: https://doi.org/10.1038/s41545-024-00426-2)
자연에 존재하는 금속 요소인 크롬은 다양한 산업 공정에 이용되며, 이 과정에서 고농도로 발생 및 유출되는 6가 크롬(Cr(VI))은 높은 독성을 가져 주요한 중금속 오염물질 중의 하나로 분류돼, 1급 발암 물질로 간주될 뿐만 아니라 환경 노출 시 생태계에 심각한 위협 요인이다.
이태윤 교수 연구팀은 바이오매스를 이용해 탄소점이 합성될 때, 탄소 외에 다른 원자가 섞이는 도핑에 의해 탄소점의 특성이 변화한다는 점에 주목했다.
이에 유용한 성분들을 많이 갖고 있는 카랑코에 피나타(Kalanchoe pinnata) 잎을 합성 재료로 사용해 다중원소(질소, 마그네슘, 칼륨, 칼슘, 염소)의 도핑에 따른 탄소점의 특성을 연구했다. 이를 통해 광촉매로서 적합한 전자밴드구조를 형성하고, 충분한 활성점을 제공하는 탄소점을 합성, 폐수 속 6가 크롬을 제거하는 기술을 개발했다.
이태윤 교수는 “전 세계적으로 6가 크롬을 포함한 독성 중금속류를 신속하고 효율적으로 처리하기 위한 기술개발이 광범위하게 이루어지고 있으며, 효율적이고 경제적인 공정이 요구되고 있는 상황”이라며 “이번 연구를 통해 개발된 광촉매는 친환경적인데다 가격도 저렴하며, 특히 산성도(pH)가 낮은 조건이 아닌 상황에서도 높은 효율을 보이기 때문에 환경에 배출되는 독성 크롬의 처리 공정에 활용 가능성이 높다”고 설명했다.
한편, 이번 연구는 충남대학교 학술연구진흥사업의 지원으로 수행됐다.