기름장갑(i)에 기름을 묻히고(ii) 다시 물에 넣으면 (iii & iv) 깨끗이 씻겨나가는 모습 (한국과학기술연구원 제공) 2022.07.12 /뉴스1

해상 유출시 기존 기름 회수 장비로 회수가 어려운 '저유황유' 문제를 해결할 수 있는 친환경 회수 장비가 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)는 극한소재연구센터 문명운 박사 연구팀이 정석 고려대학교 기계공학과교수 연구팀과 공동연구로 친환경 기름 뜰채를 개발했다고 12일 밝혔다.

국제해사기구(IMO)는 대기오염의 주원인인 황산화물(SOx)의 발생을 억제하기 위해 2020년부터 황 함량이 0.5% 이하인 '저유황유'만을 선박 연료유로 사용하도록 했다. 문제는 저유황유는 점도가 매우 높고, 바다에 유출되면, 차가운 해수와 만나 고체처럼 딱딱해진다는 것. 이렇게 고형화된 저유황유는 기존 기름 회수 장비로는 회수가 어렵다.

이번에 개발된 기름 뜰채는 식충식물인 '네펜데스'의 곤충채집 원리를 활용했다.

네펜데스의 포충낭 표면에는 곤충을 채집하기 위한 섬모가 있는데, 이 섬모는 물을 쉽게 흡수해 물층을 견고하고 두껍게 유지하는 역할을 한다. 곤충들은 네펜데스의 화려한 색과 향기에 끌려 포충낭 입구로 이동하고, 입구에 있는 섬모에 미끄러져 내부로 들어가게 된다.

연구진은 셀룰로오스 소재의 막에 네펜데스의 섬모구조를 모사한 나노섬모를 제작했다. 그 결과 단단한 물 층(윤활층)이 소재 표면에 유지됐다. 이렇게 만들어진 소재를 뜰채에 적용할 경우 물윤활 원리에 의해 표면에서 기름이 쉽게 미끄러지고, 물은 잘 통과하는 현상을 확인할 수 있었다.

물윤활 원리는 표면과 물질 사이에 형성된 물막을 통해 표면과 물질의 접촉에서 발생하는 마찰, 점착을 제어 하는 것이다.

연구진은 실제 효과를 검증하기 위해 저유황유의 바다 기름 유출 현장의 기름회수 평가도 진행했다. 저유황 선박연료유 기준 1일 1톤 규모의 기름을 회수할 수 있음을 확인했다.

기존 소재의 경우, 수 회 사용 후에는 소재 표면이 기름에 쉽게 오염되는 현상을 보였으나, 개발된 소재는 견고한 물 윤활층을 유지함으로써 수백 회 이상 사용 시에도 성능 저하 없이 작동했다.

문명운 KIST 책임연구원은 "식물의 구조를 소재에 모사해 성능과 내구성을 모두 향상시켰다는 데 의의가 있다"며 "기름 뜰채나 유출유 회수기와 같은 오염 방제기기 뿐만 아니라 기름제거용 장갑이나 작업 의류에 적용 범위를 넓힐 수 있다는 장점이 있다"고 밝혔다.

이영아 연구원이 제1저자로 참여한 이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업과 해양경찰청 과제를 통해 수행됐다. 연구 결과는 소재, 환경 분야 국제학술지 '고등 과학'(Advanced Science)에 5월 표지논문으로 선정되었으며, 환경 분야 국제학술지 '환경 오염'(Environmental Pollution)에 6월에 게재됐다.