2025년 두산연강 환경학술상 수상자로 선정되심을 다시 한번 축하드립니다. 이에 대한 수상 소감을 부탁드립니다.

2015년 박사학위를 받고 독립적인 연구자로 약 10여년의 시간이 지났는데, 그 간의 학술 연구 노력이 이번 두산연강 환경학술상 우수상으로 인정받아 영광으로 생각합니다. 추천해 주신 권지향 교수님, 홍석원 단장님을 비롯한 모든 환경공학인께 깊은 감사의 말씀드립니다. 수상논문 주저자인 홍석화 박사를 비롯해 포항공과대학교 하폐수변환가속화 연구실의 졸업생들과 재학생들의 노력 덕분에 이 상을 받을 수 있었다고 생각합니다. 앞으로도 환경공학의 발전을 위해 더욱 정진하겠습니다.

공학의 많은 분야 중 환경공학에 관심을 가지고 전공을 정하신 이유를 여쭙고자합니다.

서울대학교 지구환경시스템공학부에서 수학하면서 우리가 이용하는 물의 중요성과 이를 관리하는 토목환경분야에 대한 막연한 호기심을 가지고 있었고, 석사과정 은사이신 정태학 교수님과 같은 학자가 되고 싶다는 생각으로 전공으로 정하게 되었습니다. Caltech 박사과정에서 Michael Hoffmann 교수님께 환경공학은 물을 정화하는 것을 넘어 자원과 에너지의 순환을 탐구하는 학문이라는 점을 배웠고 본격적으로 환경전기화학을 연구하게 되었습니다. 환경공학 전공자를 인생의 배우자로 만나게 되어 개인적으로도 좋은 전공선택이 되었습니다.

지금 연구하고 계신 분야와 해당 연구의 중요성에 대해 설명을 부탁드립니다.

하폐수를 재이용 가능한 물과 에너지, 그리고 자원으로 변환하는 ‘폐수정제’ 과정을 가속화하기 위한 환경전기화학 촉매 및 공정을 연구하고 있습니다. 즉, 수전해, 연료전지, 축전지, 배터리, 태양전지 등에 활용되는 전기화학의 원리를 환경공학에 접목하였습니다. 일례로, 수전해 원리를 응용한 폐수전해공정은 산화전극에서 산소발생 대신 수처리에 활용 가능한 산화제를 생성하여 수질을 정화하는 동시에 재생에너지를 수소 등 에너지 저장체로 전환할 수 있습니다. 전통적인 수질관리기술은 유기오염물질을 이산화탄소로 산화하는 방법에 초점을 둔 반면, 현재의 탄소중립 기조는 이산화탄소를 다시 유기물로 환원하는 에너지 기술을 지향하고 있습니다. 즉, 물-에너지-자원 넥서스 기술은 C, H, O, N 등 원소의 화합물 형태를 목적에 따라 변환하는 것에 그 근본이 있습니다. 이러한 측면에서 환경전기화학은 원소의 산화/환원을 직접적으로 제어 또는 가속화하는 것이 가능합니다. 수처리-에너지 변환의 동시 기능을 통해 폐수전해공정은 최근 화두가 되는 물-에너지-자원 넥서스의 핵심 기술로 활용될 수 있습니다.

두산연강 환경학술상 수상논문에 대한 설명을 부탁드립니다.

수상논문은 분리막이 없는 단일셀 폐수전해공정에서 선택적인 염소이온 산화를 통한 활성염소종 발생을 구현하기 위해, 극소량의 Ir (5 at%)이 도핑된 스피넬 NiFe2O4와 나노다공성 TiO2로 이루어진 이종접합 산화전극을 보고하였습니다. 이 전극은 수용액 전구체의 간단한 열분해법으로 제작되어 대면적화에 용이하며, 중성 pH의 실제 화장실 폐수 조건에서도 안정적으로 작동하는 것이 확인되었습니다. 또한, TiO2 표면의 전자 결핍이 유도되어 물산화를 억제하고 100%에 가까운 선택성으로 활성염소종을 생성할 수 있었습니다. 이를 통해 화장실폐수 중 유기물과 암모니아성 질소 제거율을 획기적으로 향상시킬 뿐 아니라 산소발생 억제를 통해 환원전극에서의 수소발생효율 또한 향상시킬 수 있음을 밝혔습니다. 본 연구는 희소 금속 사용량을 최소화하면서도 우수한 활성, 선택성, 안정성을 보이는 폐수전해공정 용 헤테로접합 전극 설계 전략을 정립하였습니다. 또한, 시작품 규모의 폐수전해공정 실증을 통해 분산형 폐수처리와 청정수소 생산의 동시 활용성을 입증하였습니다.

향후, 교수 또는 연구자로서의 계획을 여쭙고 싶습니다.

Postech 환경공학부 교수로서 제가 할 일은 미래환경기술을 선도할 수 있는 후학을 양성하는 것이라고 생각합니다. 폐수전해공정 뿐 아니라 하폐수 중 요소 등 에너지원을 활용한 폐수연료전지, 폐수 중의 Li, 암모니아 등 유가 자원을 회수하기 위한 축전식 탈염/전기투석, 광전기화학을 활용한 물 재이용 기술 등 환경정화기술의 가치창출을 위한 환경전기화학 기반 기술을 세계적으로 선도할 수 있는 그룹으로 발전할 수 있도록 하겠습니다.

마지막으로 두산연강 환경학술상에 지원하는 동료분들에게 한 말씀 부탁드립니다.

우리나라 환경공학이 국제적으로도 경쟁력을 가지고 있는 것은 여러 우수한 젊은 동료학자 분들의 노력이라고 생각합니다. 두산연강 환경학술상에 많은 관심과 신청을 부탁드립니다.