미국 리버사이드 캘리포니아대 화학환경공학의 진용 리우 교수 연구진은 지난 4일(현지 시각) 국제 학술지 ‘미국화학회저널(JACS)’에 “미생물을 모방해 폐수에 있는 독성 물질인 과염소산염을 제거하는 촉매를 개발했다”고 밝혔다. 이 촉매는 화성 토양 정화에도 활용될 수 있다.
지구와 우주가 사람을 구하는 기술을 통해 하나로 연결되고 있다. 지구 폐수 처리 촉매가 화성 우주인을 돕고, 반대로 달 탐사용으로 개발된 센서는 지구의 소방관 목숨을 구하고 있다.
◇화성 토양의 독성 물질 없앨 촉매
과염소산염은 염소 원자 하나가 산소 원자 네 개와 결합돼 음(-) 전기를 띠는 물질이다. 고체연료 로켓부터 불꽃놀이 화약, 탄약, 에어백 기폭제, 성냥, 신호탄에 이르기까지 다양한 곳에 쓰인다.
공장에서 흘러나온 과염소산염은 대표적 수질 오염 성분으로 인체에 축적되면 갑상선 이상을 초래한다. 특히 화성의 토양에도 많이 들어있어 우주인의 정착에 걸림돌이 된다. 영화처럼 화성의 흙으로 감자를 키우면 독성 과염소산염이 축적돼 사람이 먹을 수 없다.
물에서 과염소산염을 제거하려면 고온 조건에서 여러 단계의 처리 과정을 거쳐야 한다. 연구진은 산소가 부족한 곳에서 사는 미생물을 모방해 상온에서 한 번에 과염소산염을 제거하는 방법을 찾아냈다.
미생물은 효소에 있는 몰리브덴을 이용해 과염소산염 농도를 낮추고 에너지를 얻는다. 연구진은 몰리브덴산나트륨이라는 비료 성분을 이용해 미생물 효소와 유사한 과염소산염 제거 촉매를 개발했다. 상온에서 수소를 주입하면 촉매가 폐수에 있는 과염소산염을 99.99% 제거했다고 연구진은 밝혔다.
리우 교수는 “화성 토양의 과염소산염에서 산소 가스를 얻는 데에도 도움을 줄 수 있다”고 밝혔다. 과염소산염에서 염소를 떼 내면 산소가 남기 때문이다.
◇산불 진압 소방관의 가스 중독 막아
반대로 우주 기술이 지구에 도움을 주는 사례도 있다. 2017년 미국 덴버에서 창업한 루나 아웃포스트는 2024년 달에 갈 아르테미스 우주인을 위해 미세 먼지를 감지하는 센서인 ‘스페이스 카나리아’를 개발했다.
달의 먼지는 치명적이다. 지구의 흙먼지는 대기 마찰로 둥글어지지만 달은 대기가 없어 사방이 뾰족하다. 이 상태로 우주인이 들이마시면 폐에 심각한 손상을 입힐 수 있다.
미국 산림청은 카나리아 센서를 산불 진화 현장에 투입했다. 루나 아웃포스트의 최고운영책임자(COO)인 줄리안 사이러스는 “소방관은 수십 년 동안 일산화탄소 중독 증상을 겪었다”며 “카나리아 센서는 일산화탄소 농도를 실시간 측정해 소방관에게 경고 신호를 줄 수 있다”고 밝혔다.