유출된 기름을 10배나 빨리 제거하는 기술

(Schematic illustration of induction-heating-assisted GSSM roller arrays and design for reversible interfacial process. The continuous clean-up and recovery of large-scale viscous oil spills are demonstrated. Credit: Nature Sustainability (2023). DOI: 10.1038/s41893-023-01217-2)

화석 연료를 친환경 에너지로 바꾸기 위한 노력이 한창이지만, 그것과는 별개로 우리는 한동안 석유 화학 산업에 의존할 수밖에 없습니다. 다시 말해 거대한 크기의 유조선이 바다위를 누빌 수밖에 없다는 이야기입니다. 또 선박 역시 전동화나 친환경 대체 에너지로 전환이 까다롭기 때문에 한동안 지금처럼 화석 연료를 사용할 수밖에 없습니다. 따라서 해난 사고에서 기름 유출 사고의 위험성은 여전히 존재하고 있습니다. 물론 해상 유전에서 기름이 새어나오는 사고의 위험성 역시 마찬가지입니다.

일단 유출된 원유 (crude oil) 매우 끈적한 특징을 지니고 있으며 바닷물 위에 유막을 형성해 많은 해양 생물에 치명적인 피해를 줍니다. 이를 해결하기 위해 여러 가지 기름 흡수제를 사용하고 있으나 일바적인 기름과 달리 원유의 경우 물과 잘 분리되지 않아 제거에 상당한 애를 먹습니다.

텍사스 대학의 연구팀은 이렇게 잘 분리되지 않은 끈적한 기름을 물과 효과적으로 분리해서 제거할 수 있는 방법을 연구했습니다. 연구팀은 한 가지 방법이 아니라 몇 가지 방법을 함께 사용해 이를 효과적으로 제거할 수 있다는 점을 알아냈습니다.

연구팀이 개발한 기름 수집 롤러 (roller)는 하이드로겔 매트릭스로 된 3D 나노구조 섬유로 만들어져 있습니다. 이 섬유는 기름 성분과 쉽게 달라 붙지만, 사실 이 상태로는 물과 분리되지 않기 때문에 100% 기름만 흡수할 수 없습니다. 따라서 다음 단계로 롤러의 위에서 히터가 열을 가합니다. 그러면 기름의 점도가 떨어지면서 기름 방울이 미세한 그물망 아래로 떨어지게 됩니다. 다시 식은 기름은 롤러 아래에 고이는 방식입니다.

(Superhydrophobic and oleophilic properties of the GSSM. Credit: Nature Sustainability (2023). DOI: 10.1038/s41893-023-01217-2)

연구팀에 따르면 이 롤러가 시간당 1,400kg의 끈적한 기름을 물에서 제거할 수 있으며 이 속도는 기존의 기름 흡착제보다 10배 정도 빠른 것이라고 합니다. 또 이렇게 제거된 기름은 99%의 순도로 분리되기 때문에 심지어 모아서 재사용도 가능합니다.

과거 대규모 기름 유출 사고가 있었던 우리나라에서도 귀가 솔깃한 이야기인데, 실험실에서 끝나지 않고 실제로 바다 위에서 작동하는 기름 제거 롤러를 보여줄 수 있을지 주목됩니다.

참고

https://techxplore.com/news/2023-09-oil-capturing-technology-10x-hazardous.html#google_vignette

Ke Yan et al, High-throughput clean-up of viscous oil spills enabled by a gel-coated mesh filter, Nature Sustainability (2023). DOI: 10.1038/s41893-023-01217-2

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