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[사이언스카페] 30배 무게까지 기름 흡수, 원유 유출 해결하는 특수스펀지

작성자 : 이일의
    
    [사이언스카페] 30배 무게까지 기름 흡수, 원유 유출 해결하는 특수스펀지    
    
    이영완 과학전문기자 입력 2020.06.22 
    
    나노복합제 코팅으로 기름만 흡착, 수십번 사용후 배터리 소재로 재활용
    
    2010년 멕시코만 원유 유출 사고 당시 기름을 뒤집어쓴 바다새. 미국 과학자들이 바다에 유출된 기름을 제거할 획기적인 기술을 개발했다./루이지애나주
     
    
    바다나 강에 유출된 기름을 완벽하게 흡수할 수 있는 스펀지가 개발돼, 바닷새들이 기름에 빠져 고통
    스럽게 죽어가는 모습을 보지 않아도 될 것으로 기대된다. 제조방법이 간단할 뿐 아니라 환경에도 
    아무런 피해를 주지 않아 상용화되면 생태계 복원에 큰 도움이 될 전망이다.
    
    미국 포브스지는 지난 21일(현지 시각) “노스웨스턴대 연구진이 나노 기술을 이용해 환경에 유출된 
    기름을 흡수하고 수자원과 야생동물을 구할 획기적인 스마트 스펀지를 개발했다”고 밝혔다.
    
    노스웨스턴대의 비나약 드라비드 교수 연구진은 탄소 소재로 기름과 잘 결합하면서 물은 밀어내는 나노 
    복합재를 다양한 종류의 스펀지에 코팅할 수 있는 기술을 개발했다. 나노 복합재가 코팅된 스펀지는 실험
    에서 자체 무게의 30배까지 기름을 흡착할 수 있었다고 연구진은 밝혔다.
    
    특히 나노 복합재는 자성도 띠고 있어 흡수한 기름을 스펀지의 미세 구멍 안에 안정적으로 유지할 수 
    있다. 연구진은 스펀지는 기름을 흡수했다가 짜내기를 수십 번 반복해도 흡착 능력을 유지했다고 밝혔다. 
    연구결과는 최근 국제 학술지 ‘산업 공학과 화학 연구’에 실렸다.
    
    기름을 빨아들이는 나노복합재 스펀지. 기름에 스펀지를 대면 바로 흡수한다(윗줄 사진). 아래 사진에서 나노복합재가 코팅된 스펀지는 기름은 빨아들이고(왼쪽), 물은 밀어낸다(오른쪽)./미 노스웨스턴대
     
    기름을 빨아들이는 나노복합재 스펀지. 기름에 스펀지를 대면 바로 흡수한다(윗줄 사진). 아래 사진에서 
    나노복합재가 코팅된 스펀지는 기름은 빨아들이고(왼쪽), 물은 밀어낸다(오른쪽)./미 노스웨스턴대
    
    ◇환경 피해 없이 기름만 골라 제거
    
    바다나 강에 유출된 기름을 수습하는 방법은 다양하다. 불을 붙여 태우기도 하고, 화학물질을 써서 작은 
    기름방울로 분산시키는 방법도 있다. 차단막을 쳐 물에 뜬 기름을 걷어내거나 흡착제로 흡수하기도 한다.
    
    이 방법들은 제각각 단점이 있어 지속가능한 대안이 되지 못한다. 기름을 태우면 온실가스가 발생하고, 
    분산제는 미세 기름방울을 양산해 해양 생태계에 치명적인 피해를 준다. 기름 막을 걷어내는 방법은 
    파도가 심하거나 기름 막이 넓고 얇게 퍼져 있으면 소용이 없다.
    
    흡착제 방식은 2007년 국내 태안 기름 유출 사고 당시 크게 활용했다. 당시 수많은 자원봉사자가 흡착제
    로 일일이 갯벌과 바위에 묻은 기름을 빨아들이느라 엄청난 시간과 노력을 들였다. 가격도 비쌀 뿐 아니라
     기저귀와 마찬가지로 엄청난 양의 흡착제 폐기물이 발생한다.
    
    기름 흡착하는 스마트 스펀지 작용 과정. 나노복합재를 코팅한 다음 기름막에 스펀지를 대면 기름만 흡수하고 물은 남긴다. 흡착한 기름은 짜내 재활용할 수 있다./미 노스웨스턴대
     
    기름 흡착하는 스마트 스펀지 작용 과정. 나노복합재를 코팅한 다음 기름막에 스펀지를 대면 기름만 
    흡수하고 물은 남긴다. 흡착한 기름은 짜내 재활용할 수 있다./미 노스웨스턴대
    
    연구진은 나노복합재가 코팅된 스펀지는 이런 문제가 없다고 밝혔다. 연구진에 따르면 나노 복합재 
    용액은 기존의 저렴한 스펀지에 간단하게 코팅할 수 있다. 기름을 흡착하고 짜낸 다음에는 건조해 
    수십번 재사용할 수 있다.
    
    연구진은 다양한 종류의 원유를 밀도와 점도를 달리하면서 흡착 실험을 했다. 나노 코팅이 된 스펀지는 
    30배 무게까지 기름을 흡수하고 물만 남겼다. 파도를 모방해 흔들리는 물에서 실험해도 흡착된 기름이 
    다시 빠져나가는 비율은 1% 미만에 그쳤다.
    
    폐기물도 남지 않는다. 스펀지가 흡착한 기름은 짜내서 기름 유출 당사자에게 재판매하면 생태계 복원 
    비용을 충당할 수 있다. 스펀지 역시 수십번 쓰고 흡착력이 떨어지면 리튬 전지의 음극 소재로 재활용할 
    수 있다고 연구진은 밝혔다.
    
    ◇21조원 피해 보상한 사상 최악의 원유 유출 사고
    
    기름 유출 사고는 환경에 치명적인 피해를 준다. 지난 2010년 미국 멕시코 만에서 발생한 ‘딥 워터 
    호라이즌 원유 유출 사고’는 미국 역사상 최악의 원유 유출 사고였다. 5개월 동안 약 7억8000만 리터의 
    원유가 바다에 유출됐다.
    
    2010년 미국 멕시코만의 딥 워터 호라이즌 원유 우출 사고 현장. 5개월 동안 약 7억8000만 리터의 원유가 바다에 유출돼 미국 최악의 원유 유출 사고로 기록됐다./위키미디어
     
    2010년 미국 멕시코만의 딥 워터 호라이즌 원유 우출 사고 현장. 5개월 동안 약 7억8000만 리터의
     원유가 바다에 유출돼 미국 최악의 원유 유출 사고로 기록됐다./위키미디어
    
    이 사고로 인접한 루이지애나, 플로리다, 미시시피 주 등에서 어업과 관광산업, 해양 생태계가 심각한 
    타격을 입었다. 3년 뒤 어린 돌고래의 사망률이 사고 이전보다 6배가 증가한 것으로 나타났다. 
    2015년 사고 당사자인 영국 석유 대기업인 브리티시 페트롤리엄(BP)은 멕시코만 인접 5개 주가 제기한 
    소송에 대한 합의금으로 약 21조원의 배상금을 물기로 했다.
    
    기름 유출 사고는 지금도 계속되고 있다. 지난달 29일 북극권에 속한 러시아 시베리아 크라스노
    야르스크주 노릴스크의 열병합발전소에서 지반 침하로 연료탱크가 파손되면서 경유 2만1000톤 
    이상이 유출되는 사고가 발생했다.
    
    유출된 기름은 발전소 인근의 암바르나야 강과 달디칸 강까지 유입돼 심각한 환경오염을 가져왔다. 
    그린피스는 이번 사고로 인한 환경 피해가 14억 달러 규모라고 추산하며, 생태계가 복원되는 데 최소한 
    10년이 필요하다고 밝혔다.
    
    드라비드 교수는 “기름 유출 사고는 규모가 작아도 지역 생태계와 사회에는 대형 사고와 똑같이 파괴적인 
    결과를 가져온다”며 “이번에 개발한 스펀지는 다른 첨단 기술보다 더욱 경제적이고 효과적이며 친환경적
    인 방법으로 기름 유출 사고를 해결할 수 있다”고 밝혔다.
    
    ◇적조 피해 막는 영양물질 흡착 스펀지도 개발
    
    해양 생태계는 기름 유출 외에도 농경지에서 쓸려 나오는 비료 등의 영양물질로 인해 심각한 적조와 
    녹조를 겪고 있다. 미세 조류가 폭발적으로 증식하면서 산소를 고갈시켜 다른 해양생물들이 말 그대로
    질식된다.
    
    노스웨스턴대 연구진은 이번에 개발한 나노복합재 기술로 적조를 부르는 인과 같은 영양물질만 골라 
    흡착하는 스펀지도 개발하고 있다고 밝혔다. 드라비드 교수는 “기름을 흡착하는 스펀지를 조금만 개량
    하면 인을 95% 흡수할 수 있다”며 “이미 시카고 수자원 재활용국과 공동 연구에서 성과를 봤다”고 
    밝혔다.
    
    



박용설
대단한 발명품임니다. 2020-06-26
23:19:51

수정  

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