2013 전국 청소년과학탐구대회(NYSC 2013)

National Youth Science Contest

왕겨 활성탄을 이용한 기존 휴대용 정수장치의 보완

출품 부문	초등	중학	고교
			O

2013. 7. 15.

결과 요약서

주 제	왕겨 활성탄을 이용한 기존 휴대용 정수적정기술의 보완
분 야	탐구 토론

개발도상국의 가장 시급한 문제인 물 문제를 고민하던 중 “소위 흠잡을 데 없는 기술이라 불리는 Life straw는 완벽할까?” 라는 생각을 가지게 되었다. 저렴한 가격에 보급되는 Life straw의 원가는 약 40000원으로 비교적 비싸고 요구 기술력도 높아 개도국 내에서 생산하기에는 어려움이 있어 교체 시 새로 사야한다. 때문에 지속적으로 제 3국의 원조에 의존해야 할 수밖에 없다. 이를 해결하기 위해 Life straw 내부 필터 중 비싸고 기본적인 역할을 하는 멤브레인 필터를 대체할 소재를 고민하였다.

대부분의 개발도상국이 쌀 재배국이라는 점에서 쌀을 이용한 적정기술을 고안하던 중 왕겨를 이용한 활성탄이 기존 활성탄에 비해 저렴하면서도 기공의 크기와 비표면적이 크다는 연구결과를 발견하였다. 이를 바탕으로 왕겨활성탄에 대한 탐구를 진행하기로 결정하였다.

정수는 생명과 직결된 문제인 만큼 경제성도 중요하지만 성능이 굉장히 중요하다. 과연 왕겨활성탄이 실용될만한 정수 능력을 갖는지 알기 위해 메틸렌 블루(색소), 초산구리(중금속), 흙탕물에 대해 기존 활성탄과의 정수력을 비교하였다. 비록 오류 발생 원인이 여러 가지 있었음에도 불구하고 기존 활성탄과 성능이 비슷하였다.

‘K-water’ 에서 제시한 식수의 기준은 크게 세균, 중금속, 소독잔여물, 환경 호르몬, 유기화합물, 부유물 등 이였는데, 그 중 세균은 흔히 찾을 수 있는 바실러스 섭틸리스를 추가하였고, 중금속과 유기화합물은 <실험 1>과 같이 초산구리와 메틸렌블루를 사용하였다.

Lifestraw와 왕겨 활성탄의 정화력을 비교하여 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.

비록 흙탕물에서는 Life straw가 더 큰 효과를 보였지만 몇 가지 단점도 찾을 수 있었다. 직접적으로 생명에 영향을 주는 중금속과 유기 화합물은 거의 거르지 못 했고, 낮은 농도의 흙탕물을 단 세 번 빨았을 뿐인데 입구가 부유물질에 막혀 더 이상 작동하지 않는 등 내구성이 좋지 않았다.
경제성, 인체에 치명적인 중금속과 유기화합물에 대한 뛰어난 정수력 등을 고려한다면 멤브레인 필터를 대체할 가능성이 있는 소재이다. 그리고 가장 중요한 것은 바로 자체적인 생산이 가능하다는 점. 무작정 적정기술을 공급한다면 단기적인 이득을 줄 수 있을지는 몰라도 결국은 제3국의 지원과 보조에 의존해야하는 악순환의 굴레 속에 갇히고 말 것이다. 개도국 자체적인 생산과 운용이 가능한 기술이야말로 진정한 적정기술이며 왕겨활성탄은 그 악순환을 끊어줄 최적정의 소재이다.

1. 위 초록에 대한 모든 연구는 참가학생이 독자적으로 시행한 것입니까? □예 □아니오

2. 위 초록에 대한 모든 연구는 다른 기관이나, 연구소, 대학과 공동으로 연구한 것 입니까? □예 □아니오

3. 위 초록에 대한 연구는 국내․외에 발표한 적이 있는 연구입니까? □예 □아니오