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대두(豆)으로 만든 친환경적인 공기 여과기가 개발되다.
대두(豆)으로 만든 친환경적인 공기 여과기가 개발되다.
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  • 승인 2017.02.27 22:28
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 미세먼지를 비롯한 공기 중에 퍼져있는 일산화탄소나 포름알레히드와 같은 독성 화학물질이 현대인의 건강에 큰 위협이 되고 있다. 이러한 상황에서 미국 워싱턴 주립대학과 베이징대학 공동연구팀이 대두(豆)를 기반으로 한 친환경적인 공기 여과기를 개발하고 있다는 점이 주목된다. 종전 공기 여과기의 한계를 극복하고 더욱 정밀하고 친환경적인 이 여과 장치에 대하여 미국 과학 논문소개사이트인 유레칼러트 (www.eurekalert.org)가 지난 1월 13일에 보도했다.


‘대두(豆) 공기 여과기’는 다른 여과기가 거를 수 없는 독성 화학물질을 잡아낼 수 있다. 대학 연구팀이 대두를 사용한 공기 여과기를 개발했다. 이 공기 여과기는 현재까지 개발된 공기 여과기들이 여과시킬 수 없었던 일산화탄소나 포름알레히드와 같은 독성 화학물질들을 걸러낼 수 있다.


연구팀의 이 같은 성과는 더욱 나은 공기 정화기 제조를 가능하게 하고, 특히 심각한 공기 오염에 시달리고 있는 세계 각 지역의 사람들에게 희소식이 되고 있다. 이 연구팀은 바이오 기반의 여과 장치를 개발하기 위한 재료들을 고민하고 시험하였다.


베이징 과학기술대 출신의 연구원들과 공동 연구를 진행한 미국 워싱턴 주립대 연구팀은 인위적인 가공물이 아닌 자연적이며 생분해성인 값싼 공기 여과기를 만들기 위해 세균성 섬유소(bacterial cellulose)와 순수 대두의 단백질을 사용했다. 연구팀에는 이 대학 기계 재료공학부 웨이홍 종 교수와 대학원생 하미드 소잔데 등이 참여했다.


‘나쁜’ 공기는 세계 각지에서 건강 문제를 일으키는데 천식, 심장병, 폐암과 같은 질병의 주요 원인이기도 하다. 시중에 팔리는 공기 정화기는 차량 배기가스, 연기, 검댕 속에 존재하는 미세입자들을 제거하는 데 사용된다. 왜냐하면, 이러한 미세입자들은 들이마셨을 때 폐로 직접 흡입되기 때문이다.


하지만 일부 지역에서의 오염원이 그렇듯, 공기 오염 또한 일산화탄소, 폼알데하이드, 이산화황, 그리고 기타 휘발성 유기 화합물과 같은 위험한 가스 미립자가 한데 섞인 혼합체를 포함하고 있다.


미크론 크기의 합성 플라스틱 섬유로 만들어진 일반적인 공기 여과기들은 작은 물질 입자들을 여과할 수 있지만, 화학적인 가스 분자를 걸러낼 수는 없다. 더욱이 이들 공기 여과기들은 때때로 유리와 석유 제품으로 만들어지는데 이것은 이차적인 오염을 가져온다고 종 교수는 말했다.


미국 워싱턴 주립대와 중국 출신 연구자들이 포함된 이 연구팀은 새로운 종류의 필터 재료를 개발했는데, 이 재료는 인위적인 가공을 하지 않은 자연적이고, 정제된 대두의 단백질과 세균에 의해 만들어진 유기 화합물인 세균성 섬유소가 사용됐다. 대두의 단백질과 세균성 섬유소는 비용은 적게 들고 효과는 큰 장점이 있었는데, 이미 접착제, 플라스틱 제품, 조직재생 재료, 화상 치료제와 같은 수많은 곳에 응용돼 사용되고 있다.


대두의 단백질은 수많은 화학적 작용기(基, functional group)를 가지고 있는데, 19가지 형태의 아미노기(基)를 포함하고 있다. 화학적 작용기 각각은 분자 단계에서 통과되는 오염물질을 잡아낼 수 있는 능력을 지니고 있다. 연구팀은 매우 단단한 대두의 단백질을 분해하기 위해 아크릴산(잉크의 점도를 높여주는 용도로 쓰이는 불포화카복실산) 처리법을 사용했으며, 그 결과 화학적 작용기들은 오염물질에 더 많이 노출되었다.


종 교수는 “그 결과로 만들어진 여과기는 화학적 오염물질뿐만 아니라 매우 작은 입자들 대부분을 제거할 수 있다”고 말했다.


특히 심각하게 오염된 환경에서 살아가는 사람들은 정화하기 매우 힘든 알지 못하는 오염물질 혼합체를 들이마실 수 있을 것이다. 하지만 다수의 작용기를 포함한 대두의 단백질은 매우 다양한 오염 분자들을 끌어당기는 능력을 갖추고 있다.


종 교수는 “우리는 공기 중의 독성물질들을 잡아내기 위해 이러한 화학적 작용기들을 십분 이용할 수 있다”고 말했다.


이 여과기 재료들은 또한 가격이 저렴하면서도 효과가 높으며, 환경에 해가 없는 생분해성이라는 특성을 보이고 있다. 종 교수는 대두는 세상에서 가장 흔하고 풍부한 식물 중 하나라고 강조했다.


종 교수는 가끔 자신의 조국인 중국을 방문하면서 며칠 사이에 화창했던 하늘이 회색빛 스모그로 돌변하는 베이징의 심각한 오염 상황을 경험해 왔다.


종 교수는 “대기 오염은 매우 심각한 건강 문제”라며 “우리가 실내공기를 개선할 수 있다면 많은 사람에게 도움을 줄 수 있을 것이다”라고 말했다.


대두 기반의 여과기와 더불어, 연구팀은 ‘젤라틴(유도 단백질의 일종) 여과기’와 ‘식이섬유 공기 여과기’ 역시 개발해 왔다. 연구팀은 또한 이 여과기 재료들을 저가격의 일회용 종이 수건에 적용하여 그 성능을 개선하고 강화하는 연구를 진행하고 있다. 연구팀은 관련 기술들에 대해 특허를 출원하였으며 상업화에도 관심을 두고 있다.


이 과제 개발은 미국 워싱턴 주립대학(WSU)의 그랜드 챌린지(Grand Challenges) 목적으로 진행됐는데, 이 사업은 중요한 사회문제를 해결하기 위한 연구과제들이 다수 포함돼 있다. 특히 이 사업은 지속 가능한 건강과 건강한 공동체, 그리고 공공 건강을 유지하기 위한 적극적 개입 노력과도 관련성을 맺고 있다.

 

손영훈 / 상산고등학교 / 대한민국 지속가능 청소년단(SARKA) 리포터
이윤 / 바람저널리스트 (http://baram.news / baramyess@naver.com)

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