합성 산호를 통해 바닷속 유해 중금속 제거

산호를 모방한 새로운 물질을 통해 바닷속에 존재하는 수은과 같은 유해 중금속을 제거할 수 있을 것으로 기대된다. 중국 Anhui Jianzhu대학교 연구진이 “Journal of Colloid and Interface Science” 최신호에 게재한 이번 연구 결과는 오염물질 제거를 위한 다양한 접근법 개발에 영감을 줄 것으로 기대된다.

수은, 납, 비소와 같은 독성 유해 중금속은 물을 통해 제조 및 산업 공정 등의 인간 활동 영역으로 퍼져 나간다. 유해 중금속 오염의 주요 원천 중 하나는 해양이다. 물 속이 수은으로 오염되면, 식물과 동물은 그 수은을 흡수하게 된다. 수은은 먹이사슬을 형성하게 되고, 최종적으로 중금속에 중독된 어류가 발생하게 된다. 세계보건기구에 따르면, 표본 어업 인구 내 어린이 1천명당 1.5~17 명이 수은에 오염된 물고기를 섭취함에 따른 인지장애를 보이는 것으로 확인되었다.

중금속은 산호에게도 유독하다. 미량의 농도일지라도, 소량의 중금속 오염이 산호를 죽일 수 있다. 이는 산호가 중금속을 매우 효과적으로 흡착, 즉 수집할 수 있기 때문에 중금속 독성에 매우 민감하게 반응하는 것이다. 중국 연구진은 이러한 산호 특성에 영감을 받아, 중금속을 흡착할 수 있는 산호 모방 장치를 개발하였다.

Xianbiao Wang 박사 연구팀은 산화 알루미늄을 이용해 산호 모양의 나노 플레이트(nanoplate)를 제작하였으며, 이를 통해 물속 수은을 흡착할 수 있도록 하였다. 산화 알루미늄은 오염물질 제거에 주로 이용되던 물질이지만, 구조적으로는 최적화된 상태가 아니기 때문에 중금속 흡착 성능이 좋지 않았다. 이번에 개발된 나선형 형태의 나노 플레이트를 통해 산호와 유사한 구조로 구성하였으며, 살아있는 산호와 같은 움직임을 갖도록 하였다. 이를 통해 장치 성능이 더욱 효과적으로 향상되었다.

Xianbiao Wang 박사는 “흡착은 물속 오염물질을 제거하는 가장 쉬운 방법이다. 따라서 이를 효과적으로 수행할 새로운 재료를 만드는 것은 환경 복원 분야의 가장 큰 도전과제이다. 이러한 흡착 재료의 화학적, 물리적 구조는 매우 중요하며, 서로 다른 구조를 가진 흡착제의 디자인 및 조립을 통해 달라는 성능을 관찰하는 것은 매우 흥미롭다. 특히 생물학적 흡착제, 즉 산호와 같은 물질을 생체 모방하는 재료를 만드는 것은 잠재적으로 매우 큰 응용 가능성을 가지고 있다”고 설명하였다.

연구진은 산호 모방 나노 플레이트를 통해 물속 수은을 제거하는 시험을 거쳤다. 이를 통해, 산호 유사 구조 설계가 전통적인 산화 알루미늄 나노 플레이트에 비해 물속 수은을 2.5배 가량 더 많이 제거할 수 있음을 확인하였다. Wang 박사는 “이번 연구 결과를 통해 매우 고무된 상태이다. 산호 모방 흡착제 생산에 좋은 예시로 활용될 수 있을 것이다. 또한 우리 연구진은, 이번 결과가 생물 모방을 통한 새로운 재료 개발에 영감을 주는 사례가 되었으면 한다”고 덧붙였다.

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