하이드로겔 필터를 이용한 신형 정수 장치 개발

– 텍사스대학교 연구팀, 간단하고 지속 가능한 휴대용 수질 정화 기술 공개 –

2024년 2월 16일, 미국 텍사스대학교 오스틴 캠퍼스(University of Texas at Austin) 연구팀이 하이드로겔(Hydrogel) 기반의 새로운 정수 장치를 개발했다고 밝혔습니다.

이 기술은 저비용·고효율·친환경 정수 시스템으로, 전 세계 어디서나 깨끗한 식수를 확보할 수 있는 가능성을 보여주고 있습니다.

관련 연구 결과는 국제학술지 Nature Sustainability에 게재되었습니다.

전 세계적인 식수 부족 문제에 대한 새로운 접근

연구를 주도한 텍사스대 대학원생 **추신 레이(Chuxin Lei)**는 “지구 인구의 상당수가 여전히 안전한 식수를 공급받지 못하고 있으며, 이는 풍부한 담수 자원이 있는 지역에서도 예외가 아니다”라며,

“복잡한 장비나 전원이 필요 없는 단순하고 효율적인 정수 소재와 장치의 필요성이 그 어느 때보다 크다”고 설명했습니다.

이 연구의 목표는 누구나 손쉽게 오염된 물을 정화해 식수로 바꿀 수 있는 기술을 만드는 것이었습니다.

하이드로겔 필터의 원리와 구조

기존의 여과 장치는 종이 필터나 멤브레인 필터에 의존했지만, 이번 기술은 전혀 새로운 방식으로 작동합니다.

새로운 장치는 **나노셀룰로오스 섬유(Nanocellulose Fiber)**로 구성된 복합 하이드로겔 필름을 이용합니다.

이 필름은 미세한 다공성(microporous) 구조를 가지고 있어, 오염 입자와 미세 플라스틱을 효과적으로 걸러낼 수 있습니다.

연구팀은 오염된 물을 주사기(syringe)에 넣은 후 하이드로겔 필터를 통과시키는 방식으로 정수 테스트를 진행했습니다.

그 결과, 거의 100%에 가까운 입자·오염물질·미세플라스틱 제거 효율을 보였으며,

다양한 수질 조건에서도 안정적인 성능을 유지했습니다.

지속 가능성과 경제성

이 기술의 가장 큰 장점은 지속 가능성입니다.

하이드로겔 필터는 값싸고 쉽게 구할 수 있는 소재로 제작되며, 생분해가 가능해 환경에 부담을 주지 않습니다.

또한 하나의 필터를 최대 30회까지 재사용할 수 있어,

기존 일회용 정수 필터에 비해 유지비용이 대폭 절감됩니다.

연구팀은 실험 과정에서 약 1.5리터 용량의 주사기를 사용했는데,

이는 성인의 하루 권장 식수량의 약 40%에 해당하는 양입니다.

향후에는 더 많은 양의 오염수를 처리할 수 있도록 대용량 필터 시스템으로의 확장 연구도 진행 중이라고 밝혔습니다.

국제 공동 연구로 개발된 혁신 기술

이번 연구에는 텍사스대학교 오스틴 외에도

중국 동북삼림대학교(Northeast Forestry University),

상하이과기대(Shanghai Tech University),

칭화대학교(Tsinghua University) 연구진이 함께 참여했습니다.

학제 간 협력을 통해 소재공학, 환경공학, 미세구조 설계 기술이 결합된 혁신적인 정수 시스템이 완성된 것입니다.

깨끗한 물, 모두를 위한 기술

공동 연구 책임자인 귀화 유(Guihua Yu) 교수는 “이 시스템은 다양한 형태의 오염 입자를 고효율로 제거할 수 있으며,

단순하면서도 실용적인 기술로 지속 가능한 담수 자원 확보에 기여할 것”이라고 말했습니다.

이번 하이드로겔 필터 기술은 재난 지역, 개발도상국, 야외 탐사 활동 등

깨끗한 물 공급이 어려운 환경에서 즉시 활용 가능한 휴대형 정수 솔루션으로 주목받고 있습니다.

출처:

https://www.sterlitech.com/blog/post/new-device-removes-water-contaminants-using-hydrogel-filter

https://www.nature.com/articles/s41893-023-01264-9

https://www.theengineer.co.uk/content/news/new-portable-water-filtration-technology-could-improve-access-to-clean-drinking-water-worldwide