철 기반 다공성 촉매, 적은 과산화수소로 물속 유기물 분해…실험실 성과

중국 저장대 연구진이 철 기반 다공성 촉매의 표면 구조를 바꿔 적은 양의 과산화수소로 물속 유기물을 분해하는 실험 결과를 26일 학술지 《네이처 커뮤니케이션스》에 발표했다. 실험에서 측정한 오염물질 분해율을 실제 정수장이나 폐수처리장의 처리 성능으로 받아들여서는 안 된다.

철 주변 구조로 반응 경로 조절

연구진이 만든 물질은 철을 포함한 금속·유기 골격체 ‘N/MIL-53(Fe)’다. 철 원자 주변의 피리딘 질소 구조가 과산화수소에서 생성되는 반응성 물질의 형성과 이용에 영향을 주도록 설계했다. 논문은 이 촉매의 과산화수소 전환 효율이 실험 조건에서 최대 약 90%였다고 보고했다.

페놀과 비스페놀A, 테트라사이클린 등 여러 유기물을 대상으로 한 실험에서 연구진은 과산화수소 농도 0.5밀리몰에서 5분 이내 최대 98%의 분해 성능을 보고했다. 이는 정해진 조건에서 대상 물질의 농도가 낮아진 결과다. 분해 산물의 독성까지 없어졌다는 의미로 확대할 수는 없다.

실제 폐수의 변수는 별도 검증해야

펜턴 반응은 철과 과산화수소를 이용해 유기물을 산화한다. 호주 RMIT대 연구진이 2025년 발표한 검토 논문은 기존 반응의 과산화수소 이용률과 산도 조건, 철 슬러지 발생을 수처리 적용의 제약으로 꼽았다. 새 연구는 다른 계열의 고체 촉매에서 약품 소비를 줄일 수 있는 가능성을 시험한 것이다.

이번 논문의 공개 초록에는 실제 폐수처럼 여러 성분이 섞인 물을 장기간 연속 처리했는지, 촉매를 반복 사용했을 때 성능과 비용이 어떠했는지에 관한 충분한 자료가 담기지 않았다. 연구진이 제시한 실험 수치를 현장 적용이나 안전한 음용수 확보의 증거로 해석하기는 이르다. 논문은 동료심사를 거쳐 조기 공개됐으며 정식 출판본으로 바뀌기 전 편집될 수 있다.

대표 이미지: AI 생성 이미지 / 데이마크

원문: https://www.nature.com/articles/s41467-026-79095-3

배경 검토 논문: https://www.mdpi.com/2071-1050/17/8/3642