바닷속 유용한 금속 회수물질 개발…해양자원 산업에 활용

멍게의 생체 기능에 착안, 해수 내 중금속 제거 및 유용 금속 회수 물질 개발

멍게의 생체 기능에 착안, 해수 내 중금속 제거 및 유용 금속 회수 물질 개발

바닷속 해로운 중금속은 제거하고 유용한 금속물질은 회수하는 멍게의 생체 기능에서 착안한 물질이 개발됐다.

그동안 바닷속 금속을 회수하는 데 주로 청산가리, 수은, 아황산가스 등 독성이 강한 물질이 활용되었다는 점을 감안하면, 이번에 개발된 물질은 대량 확보가 가능하면서도 환경 친화적인 원료를 활용했다는 점에서 더욱 유용하게 활용될 수 있을 것으로 평가된다.

17일 해양수산부는 자연계에서 가장 풍부한 천연 고분자인 ‘키틴(Chitin)’과 목제산업 폐기물인 ‘갈산(gallic acid)’을 화학적으로 결합해 멍게의 튜니크롬과 유사한 기능을 가진 물질을 개발하는 데 성공했다고 밝혔다.

멍게는 해수를 여과시켜 영양분을 섭취하는 여과 섭식동물(filter feeder)로, 혈액 속에 있는 고분자 물질인 ‘튜니크롬(Tunichrome)’을 통해 해수에 포함돼 있는 각종 중금속이나 희귀 금속을 회수해 몸 안에 농축시키는 특성이 있다.

이 튜니크롬을 멍게로부터 직접 추출해 활용한다면 다양한 금속물질을 쉽게 회수할 수 있겠지만 튜니크롬은 멍게의 혈액에 매우 소량만 존재하고 쉽게 산화되는 성질이 있어 그동안 직접 추출해 활용하는 데 기술적으로 어려움이 있었다.

멍게의 생체기능 모사 매커니즘 ⓒ해수부

이에 해수부는 튜니크롬과 유사한 성질을 지닌 물질을 개발하기 위한 연구를 추진해왔고 .그 결과 올해 6월 자연계에서 가장 풍부한 천연 고분자로 새우·게 등 갑각류와 곤충의 외골격을 이루는 물질인 ‘키틴(Chitin)’과 목제산업 폐기물인 ‘갈산(gallic acid)’을 화학적으로 결합해 튜니크롬과 유사한 기능을 가진 물질을 개발했다.

해수부는 이 물질의 금속 회수효과를 실험한 결과, 해수에 녹아있는 유용 금속인 금의 경우 99% 이상을 회수했으며, 해로운 물질인 크롬은 99% 이상을 제거해 그 효과가 매우 높은 것으로 확인됐다고 설명했다.

해당 물질을 1g 투입했을 때 금은 약 0.53g을 회수할 수 있으며, 크롬은 0.15g을 제거할 수 있었다.

앞으로 이 기술은 해양의 유용한 광물(마그네슘, 금 등)을 자원화하는 분야, 산업 폐기물에서 희귀 금속을 뽑아내는 도시광산(Urban mining) 분야, 해수 내 중금속을 제거하는 해양환경복원 분야 등 다양한 산업 분야에 적용될 수 있을 것으로 전망되고 있다.

해양수산 생명공학 연구개발(R&D) 사업의 일환으로 이루어진 이번 연구는 포항공과대학교(POSTECH) 황동수 교수 연구팀의 성과물로, 미국화학학회 학술지(ACS Applied materials & interface)에도 게재됐다.

윤두한 해수부 해양수산생명자원과장은 “이번 연구 성과는 해양 생명공학이 자원 확보 등 산업적 측면뿐만 아니라 해양 환경복원 등 다양한 분야에 적용될 수 있다는 가능성을 보여주는 사례”라며 “앞으로도 해양자원을 활용한 신소재 개발을 적극 지원하겠다.”고 전했다.