외세의 침략과 민족상잔(民族相殘)의 아픔으로 극심한 가난을 겪었던 대한민국. 극심한 가난은 곧 산업화의 물결을 이루었지만 현세에 남은 건 오염된 하천과 땅뿐이다. 이제 우리에게 남은 과제는 발전하는 과학기술을 토대로 예전의 청정한 국토로 되돌리는 일만이 남았다.

황인상 전문기자 his@

▲ 김광주 교수는 “얼음결정화 공정기술은 석유화학 산업폐수뿐만 아니라 염색, 산세, 반도체 공정폐수, 수용성유기폐수 등 다양한 분야에서 응용될 수 있다”며 “국내 정밀화학산업 폐수처리 분야 발전에 일조할 수 있을 것”이라고 말했다.

결정화 공정기술 상용화 최고 연구 그룹

한밭대학교 결정화 공정연구실(연구책임자 김광주 교수)은 결정화 공정의 산업화를 위한 핵심기술을 보유하고 있다.
이 연구팀은 결정화 공정기술의 국가지정연구실로 선정되어 13건의 결정화 공정상용화에 성공하고 국내 및 아시아 결정화 분야에 있어 최고의 연구실로 자리매김, 세계적인 연구 그룹으로 도약하고 있다. 결정화 기술은 결정성 화학물질의 특성인 평균 결정 크기, 결정의 입도 분포, 결정의 형상, 결정 표면의 상태, 결정의 완전성, 결정의 강도, 결정의 순도 등을 복합적으로 조절해 고도화하는 기술이다.
이 기술은 결정화를 이용한 제약과 의약, 정밀화학, 석탄화학, 석유화학, 고분자화학, 환경 분야 등 분리공정과 반응공정에도 활용되며 폐기물처리, 폐수처리, 중금속 및 용존 유기물 분리 등에 적용된다. 앞으로 화학 산업 발전을 위해 꼭 필요한 연구 부문이다.
김광주 교수연구팀은 결정화 공정의 핵심 기술을 보유하고 있으며, 결정화에 필요한 장비와 기기, 전문 연구 인력을 보유해 인적·물적 자원의 체계적인 시스템을 갖추었다는 평가를 받고 있다.

석유화학 공정 폐수 정화기술 개발
석유화학 공정 등에서 발생하는 화학산업 폐수를 얼음 결정화시켜 정화 처리할 수 있는 핵심 공정기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
한밭대학교 화학공학과 김광주 교수 연구팀은 ‘영동테크’와 함께 폐수 등 용액의 어는점 아래에서 폐수 중에 포함된 물을 얼음으로 결정화하여 분리, 에너지를 절감하고 폐기물이 발생하지 않는 폐수처리 공정기술을 개발하는 데 성공했다.
이 기술은 기존 증류, 증발, 소각 등에 의한 기존 폐수 처리기술에 비해 50% 이상 에너지를 절감할 수 있으며 중화, 용매, 촉매제 등과 같은 첨가물질을 사용하지 않고도 폐수 상태에서 얼음결정을 생성시켜 분리, 농축할 수 있어 무용매, 무오염, 저에너지형 친환경 청정처리 공정기술로 평가받고 있다.

▲ 10만ppm 농도의 화학폐수를 약 2시간 만에 얼음결정으로 만들어 100ppm 이하의 물과 농축액으로 분리, 오염물질은 제거되고 물은 재활용된다.

그동안 석유화학 공정에서 나오는 폐수에는 다량의 오염물질이 함유돼 증발과 소각을 통해 폐수를 처리했다. 그러나 이 방법은 고가의 여과시스템과 낮은 처리농도, 환경오염 물질 발생과 많은 에너지 소모 등 경제성이 떨어지는 게 단점이었다.
이번에 개발된 얼음결정화 기술은 기존의 물과 오염물질의 어는점, 즉 얼음이 어는 온도 차이를 이용해 폐수를 걸러내는 방법이다. 특히 10만ppm 농도의 화학폐수를 약 2시간 만에 얼음결정으로 만들어 100ppm 이하의 물과 농축액으로 분리, 오염물질은 제거되고 물은 재활용된다.
폐수로부터 특별한 장치나 설비 조작 없이 간단하게 저비용으로 폐수처리가 가능하고 폐수처리에 화학물질의 첨가가 필요 없으며, 저온으로 가동되므로 부식 문제가 없고, 내구성 또한 뛰어나기 때문에 폐수로부터 오염 물질 제거에 뛰어난 장점을 발휘할 수 있다.
석유화학폐수 처리 및 재활용 기술은 현재 세계적으로 전무한 상황이다.
김 교수팀은 얼음결정화 공정기술에 대해 이미 특허 등록을 마친 상태이며, 국내 석유화학 폐수 처리를 위해 관련 회사들과 상용화 개발을 협의 중에 있다.
김광주 교수는 “얼음결정화 공정기술은 석유화학 산업폐수뿐만 아니라 염색, 산세, 반도체 공정폐수, 수용성유기폐수 등 다양한 분야에서 응용될 수 있다”며 “국내 정밀화학산업 폐수처리 분야 발전에 일조할 수 있을 것”이라고 말했다.
한밭대학교 화학공학과 김광주 교수 연구팀은 결정화공정기술에 의하여 미래 화학산업에서 요구되는 고기능성 결정소재 개발과 환경오염물질 배출이 없는 청정화학 산업기술 개발에 중점을 두고 있다. 결정화기술의 응용, 결정성장 메커니즘 연구, 결정 입도 조절, 결정화 공정 설계, 결정화기 성능 등에 대한 연구를 20여 년 수행하여 결정화공정의 핵심기술을 보유하고 있으며, 결정화에 필요한 장비와 기기 및 전문연구 인력을 보유하여 인적·물적 자원의 체계적인 시스템을 갖추고 있다. 결정화 공정의 4가지 핵심기술, 결정의 입도 및 입도분포를 제어할 수 있는 기술, 결정의 형상을 조절할 수 있는 기술, 물질의 고순도 분리정제에 응용하는 기술, 결정화 공정의 설계 및 산업화 기술을 효율적이고 체계적으로 개발할 수 있는 연구를 수행하고 있다.NM