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물에 넣으면 살균…우표 크기 나노장치
  • 정희용 IT칼럼니스트
  • 승인 2016.08.22 11:00
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하수처리 시설을 제대로 갖추지 않은 개발도상국에선 선진국처럼 물 소독을 철저하게 하는 건 불가능하다. 그런데 새로 개발된 우표 크기만한 소형 장치 하나만 있으면 손쉽게 물을 살균할 수 있을 가능성이 있다고 한다.

기술 발전에도 불구하고 전 세계 많은 지역에서 여전히 세균 투성이인 물을 깨끗하게 마시기 위해 물을 끓이는 방법을 이용한다. 또는 페트병에 물을 넣고 자외선을 이용해 세균을 죽이기도 한다. 하지만 자외선은 태양 에너지 중 4%에 불과해 이 방법으로 식수를 확보하려면 병을 햇빛에 6∼48시간은 계속 노출시켜야 한다.

미국 SLAC 국립 가속기 연구소가 스탠포드대학 연구팀과 공동 개발한 장치는 이보다 훨씬 효율적으로 물을 살균할 수 있다. 태양 가시과언을 이용해 몇 분 안에 물을 살균할 수 있다는 것. 앞서 설명했듯 자외선은 태양 에너지 중 4%만 활용하지 못하는 반면 새로 개발된 나노 구조 장치는 태양 에너지 중 50%를 활용할 수 있다고 한다. 손가락 정도 크기에 불과하지만 태양광을 이용해 몇 분 안에 살균을 해낸다.





이 나노 구조 장치에 대한 연구 보고서는 8월 네이처 나노테크노로지(Nature Nanotechnology)에 공개됐다. 보고서에 따르면 나노 구조 장치 표면에 쏟아지는 태양이 과산화수소와 다른 살균 물질을 생성하는데 이들은 20분이면 세균을 99.99% 살균한다. 살균 이후 발생한 화학물질은 빠르게 사라지기 때문에 불순물을 거의 포함하지 않는 순수한 물만 남는다는 것.

연구팀은 이 장치가 작은 사각형으로 이뤄진 검은색 유리처럼 보이지만 물에 떨어뜨리고 태양 아래 두면 나머지는 태양이 물을 살균해줄 만한 간단하다고 설명하고 있다.

전자현미경을 이용해 나노 구조 장치 표면을 보면 지문과 같은 모양을 볼 수 있는데 이 선은 이황화 몰리브덴으로 이뤄진 얇은 박막으로 연구팀은 이를 나노 플레이크(nanoflake)라고 부른다. 이 나노플레이크가 겉면에 미로 같은 모양을 취하고 있다.





나노 플레이크의 원료인 이황화 몰리브덴은 주로 산업용 윤활제 등으로 쓰인다. 하지만 이황화 몰리브덴을 원자 수준 크기로 계층화하면 다른 특성을 끌어내는 게 가능하다고 한다. 다른 특성이란 광촉매. 이황화 몰리브덴을 광촉매로 빛에 노출시키면 많은 전자가 움직임을 보여 박테리아를 죽이는 화학 반응이 일어나는 것이다. 또 이황화 몰리브덴으로 이뤄진 나노 플레이크 층 두께를 조절하면 모든 가시광선을 흡수할 수 있다. 또 나노 플레이크 층에 구리 층을 추가하고 태양광에 반응하는 살균제로 이용하는 물질인 과산화수소 같은 활성산소를 생성하도록 했다.

연구팀은 이황화 몰리브덴은 저렴하고 쉽게 만들 수 있는 물질인 만큼 개발도상국 등에서도 광범위하게 만들고 있다고 밝히고 있다. 다만 나노 구조 장치가 만능은 아니다. 어디까지나 수중에 있는 세균을 살균하는 장치다. 수중에 있는 화학 오염 물질까지 제거할 수는 없는 것.

또 연구에선 지금까지 세균 3종을 대상으로 나노 구조 장치를 테스트해 살균에 성공했지만 그렇다고 해서 다른 모든 세균에 대해 효과적인지는 알 수 없다. 그 뿐 아니라 연구소에서 만든 특정 세균이 섞인 물에 한정될 수 있어 실제 다양한 오염 물질이 섞인 물에서도 유효하게 작동하는지 여부는 앞으로 입증할 필요가 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.

정희용 IT칼럼니스트  flygr@naver.com

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