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"부영양화는 수중 인(P, 인산)성분을 흡착해 줄이면 되지 않을까"에서 왕겨를 사용한 발명 본문

농업

"부영양화는 수중 인(P, 인산)성분을 흡착해 줄이면 되지 않을까"에서 왕겨를 사용한 발명

alberto

바다 적조와 함께 민물 녹조도, 우리나라에서도 이미 1980년을 전후한 시기에 발간된 교양과학서에 등장할 정도였습니다.[각주:1] 그 녹조를 줄이는 데 기존 약품보다 쓸모가 있을 것 같다는 이야기. 문제는 수거하는 건데요.. 수거하려면 뿌려서는 안 되고 수중에 거름망처럼 사용했다가 건져 퇴비로 쓰는 방식일까요? 그러고 보면, 여름 바다에 적조가 생기면 황토를 뿌리곤 했습니다.


'왕겨로 만든 나노 합성복합체' 녹조 막고 퇴비로 재활용 - 파이낸셜뉴스 2019.9.5

  • 왕겨와 황토에 많은 마그네슘과 알루미늄을 주성분으로 한 물질을 구워 만듬.
  • 인산염 흡착을 잘 하고 반복재이용가능. 회수한 다음 퇴비로 사용 가능.[각주:2]
  • 인산만이 아니라 다른 용도의 수중오염물질 제거에도 쓸 수 있을 듯.

음.. 제올라이트 비드 비슷한 걸 이 용도로 새로 만들었다는 얘길가요? 검색해 보니, 제올라이트를 섞은 녹조제거제는 오래전부터 사용되고 있습니다.


7년 전에도 아래와 같은 기사가 나온 적 있습니다. 다만 성분과 용도, 사용방식은 달랐습니다.


세제혁명 '제오라이트' 과학자의 창업도전기

디알씨앤씨 박중환 대표 "여름철 녹조등 부영양화 한번에"

나노탄소 구조체 접목한 '고도처리기술'로 냄새까지 해결

헬로디디 2012. 10.5


K-water와 MCE 코리아(주), 대청호 녹조 제거 시연 - 뉴스1 2012.8.9



연합뉴스기사. 조금 더 자세합니다. 보도자료같아 그대로 인용합니다.


'왕겨·금속산화물'로 물속 영양염류 '인' 제거하는 복합체 개발

연합뉴스 2019-09-05

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KIST 정경원 연구원 "인 뿐 아니라 비소·염색폐수에도 높은 제거효율"

농업부산물인 왕겨 표면에 마그네슘과 알루미늄 기반의 무기물(금속이중층수산화물)으 코팅했다. 이어 이를 열분해해 금속이중산화물-바이오차(Biochar) 복합체를 만들었다. 바이오차는 다양한 바이오매스를 열분해해 만드는 숯 같은 고체 물질로 오염물이 표면에 달라붙는 '흡착성'이 있다.


금속이중산화물-바이오차는 일반 바이오차에 비해 인 흡착력이 5배 이상 높아졌다. 산도(pH)를 조절하지 않고도 인을 98% 제거할 수 있었다.


정경원 연구원은 "이 복합체는 인뿐 아니라 음이온성 오염물질인 비소나 염색 폐수 등에도 높은 제거효율을 보인다"며 "다양한 산업 현장에 적용될 것으로 기대한다"고 밝혔다.


왕겨 자체를 이용했군요.

마지막 줄에 나오는 이야기, 비스페놀A(BPA), 페놀 등 생활하수나 산업재해로 하천에 들어간 화학물질을 정화하는 데도 쓸모가 있을 것이라는 기사도 있습니다. 이건 5월에 나온 것. 


벼 껍질 '왕겨'로 물 속 '환경호르몬' 잡는다

KIST, 폐수 속 '비스페놀 A' 효과적 처리 공정 개발

초음파 자극 결합으로 효율↑시간↓

헬로디디 2019.5.28


기존 촉매가 '비스페놀 A'를 80%밖에 제거하지 못했던 조건에 반해 연구진이 개발한 촉매는 1시간 이내에 95%이상을 제거할 수 있다. 초음파(20 KHz)와 결합해 20분 이내에 '비스페놀 A' 100% 제거하는 것을 확인했으며, 수 차례의 반복 및 재이용 실험에서도 약 93%의 높고 안정적인 제거효율을 확인할 수 있었다. 


정경원 박사는 "개발된 촉매제는 다양한 폐자원을 활용할 수 있기 때문에, 대체가능 물질에 대한 추가 연구를 통해 다양한 바이오매스 활용을 통한 폐자원 순환형 촉매제 개발을 예정 중"이라 말했다.


이렇게 보면, 그냥 아무 물질이나 잘 흡착하는 거 아냐? 이런 생각도 드는데.. 그럼 이걸 사용한 수처리공정을 어떻게 설계하느냐, 그리고 재활용싸이클이 얼마나 빠르고 간단하냐 아니면 사용하고 나서 모아 폐기하기 용이하냐[각주:3]가 궁금해지는군요.



여기서 왕겨를 키워드로 조금 더 보면, 재미있는 이야기가 많습니다. 우리나라의 쌀생산량이 많기 때문에[각주:4] 왕겨도 많고 그 왕겨는 이미 다양한 용도로 활용처를 만들어놓고 있는데, 그 중 하나로 '왕겨 실리카'라는 다공성 물질은 전부터 주목받고 있었습니다. 그 맥락에서 나온 연구인 모양입니다.


왕겨 이용 나노실리콘 대량 생산 길 열려 - 한국농업신문 2017.01.16

에너지기술연, 5시간 공정 50분 단축 원천기술 개발. 국내 왕겨생산량은 연 70만 톤.

이차전지 음극재 국산화 기술 확보. 저널 출판, 국내외 특허 출원.

상온·상압에서 50분 안에 왕겨의 실리카를 3차원 다공성 구조를 가진 나노구조 실리콘으로 환원시키는 데 성공



전남나노硏, 왕겨 활용 나노실리카 제조 상용화 - 연합뉴스 2014

전학제 전 한국과학기술원(KAIST) 교수가 보유한 원천특허를 바탕으로 전남대 화학과 한종수 교수팀과 나노바이오연구원의 8년 연구. 전남산 왕겨 17만t에서 2만 5천t의 실리카 생산



“왕겨, 고부가가치 될 줄 몰랐죠”

[인터뷰] 최장욱 카이스트 EEWS 교수 - 사이언스타임스 2013.7


“왕겨에는 실리카라는 물질이 포함돼 있습니다. 벼의 뿌리에서 생물학적으로 실리카를 선택적 흡수하거나 정착하는 과정을 통해 20wt%의 높은 순도의 실리카를 포함하고 있죠. 또한 왕겨 내부에 존재하는 쌀을 외부 바이러스나 해충으로부터 보호하고, 저장이 용이하도록 다공성 형태의 구조로 이뤄져 있어요. 우리 팀은 왕겨 표피에 존재하는 다공성 실리카로부터 3차원 구조의 다공성 실리콘 입자를 추출·합성했습니다.”


우리나라의 벼농사 역사가 긴 만큼 왕겨 자체는 전통적인 농사, 축산용도부터 화장품과 건강식품에 이르기까지 쓸모가 있었지만, 용도를 점점 더 넓혀가는군요.




그리고 별 상관없는 이야기.


1. 날이 더워져서 사과와 배는 강원도가 주산지가 될 거라는데, 그럼 벼농사를 이모작으로 할 수 있게 된다면? 그럼 생산단가는 내릴 수 있을까요? 물론 쌀값도 내려가겠지만 얼마 전 뉴스보셨죠? 우리나라가 WTO 개발도상국지위를 포기하기로 결정한 모양인데, 그러면 쌀관세율이 많이 내려갈 것이라 합니다. 정부는 농민보조금쪽은 어떻게 할 모양이라지만, 수입산이 늘 테니 시중에 유통되는 쌀값은 내려가겠죠. 


아니면 반대로, 이모작은 하지 않되 늘어난 일사량의 일부를 사용해, 모든 논에 적당한 간격으로 일광추적식 태양광패널을 높이 설치하도록 해서[각주:5] 벼농사와 태양광발전을 같이 하고, 발전사업자가 토지임대료를 지급하는 방식도 상상해봤습니다. 다만 이경우는 그렇게 해서 소득보전이 되느냐는 계산도 해봐야 하고, 또 토지 임대료를 지주에게 지급하는 것이 논리적이기 때문에 직불제보완은 안 되고, 대신 지주와 농민 사이에 토지를 이렇게 쓰는 만큼 임대료를 내리는 이야기는 만들 수 있을지 모르겠다고 상상해봅니다. 농지임대료는 저는 아는 게 전혀 없기 때문에 상상입니다.


2. 요즘 보리쌀 싸게 팔더군요. 보리쌀 많이 드세요. 


  1. 대청호와 그 아래 금강수계의 녹조와 큰빗이끼벌레(이름을 명시하지는 않았지만 축구공만하다며 방송에 내보낸 영상은 이것이었습니다)는 연례적이라서 90년대 초 방송에 이미 등장했습니다. [본문으로]
  2. 회수하지 않는다면 바다가 아닌 담수바닥에서는 오염물질이 바닥에 갇히는 셈이니 임시방편에 그치겠죠. [본문으로]
  3. 먼저 기사에서 '퇴비로 쓸 수 있다'니까 매립할 필요는 없군요. [본문으로]
  4. 셰계에서 꼽자면 저 아래 순위지만요. [본문으로]
  5. 일본에서 해본 결과로는 소출은 10%안쪽으로 줄어든다는 얘기가 있었습니다. 다만, 그 기사에는 발전량으로 얼마나 소득상쇄가 되는지는 자세히 나오지 않았습니다. 태양광발전소득은 어차피 정부가 비싸게 사주는 데 달렸기 때문이겠지만. 당연한 얘기지만, 전기를 많이 만들겠다고 발전패널을 낮고 조밀하게 배치해서 햇볕을 먹어버리면 농사는 제대로 못 짓습니다. 만약 정책을 만들겠다면 이 부분도 통계처리할 수 있는 햇수 정도는 패널의 크기, 높이, 밀도, 형상을 여러 가지 조건으로 실험해서 자료를 쌓거나 그 쪽으로 참고할 만한 연구가 있으면 구해 활용해야 할 겁니다. [본문으로]
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