韓성인 연간 353잔 커피 소비...세계 평균 2.7배 수준
커피 찌꺼기와 생분해성 고분자물질 결합해 나노복합필터
5g 캡슐커피 하나로 10ℓ 반도체 폐수 처리능력

한국인의 커피 사랑은 전 세계적으로도 유명하다. 성인 1인당 커피 소비량은 2018년 기준 연간 353잔으로 매일 한 잔의 커피를 마시는 셈이다. 세계 평균 소비량 132잔의 2.7배 수준이다. 그런데 그렇게 많은 커피를 만들 때 나오는 커피콩 찌꺼기는 어떻게 처리되는 것일까. 국내 연구진이 커피 찌꺼기를 이용해 오염수를 깨끗하게 처리하는 방법을 개발해 주목받고 있다.

한국과학기술연구원(KIST) 구조용복합소재연구센터, 동국대 화학과 공동 연구팀은 생활 폐기물로 버려지는 커피 찌꺼기와 생분해성 고분자를 결합시켜 구리이온 제거용 나노복합필터를 개발했다고 4일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘수처리공학’(Journal of Water Process Engineering)에 실렸다.

놀랍게도 커피 한 잔을 내릴 때 사용되는 커피콩의 0.2%만 우리가 마시는 커피가 되고 나머지 99.8%는 찌꺼기로 버려진다. 이렇게 버려지는 커피 폐기물의 양은 한국에서만 연간 약 15만t에 달한다. 국회입법조사처의 조사에 따르면 2019년 기준으로 14만 9038t의 커피 찌꺼기가 발생했다. 문제는 커피 찌꺼기를 매립하면 온실가스가 발생하고 소각을 하면 다량의 이산화탄소가 발생해 이래저래 환경문제가 된다. 또 최근 반도체 생산이 증가하면서 그에 따른 폐수 발생량도 늘고 있다. 반도체 폐수 속에는 중금속이 포함돼 있어 신장, 간, 뇌 같은 인체 주요 장기에 치명적 손상을 초래할 수 있다.

연구팀은 커피 찌꺼기가 다공성 구조물질이라는 점에 착안했다. 커피 찌꺼기 입자들이 다공성 구조를 갖고 음전하를 띄고 있다는 점 때문에 양전하를 갖는 폐수 속 중금속을 흡착할 때 활용되곤 했다. 문제는 커피 찌꺼기를 물에 푸는 방식이었기 때문에 오염물질을 흡착한 뒤 다시 커피 찌꺼기를 회수해야 한다는 복잡한 처리 과정이 추가로 필요했다.연구팀은 캡슐커피 안 커피 찌꺼기를 수거해 세척이나 불순물 제거 같은 처리 과정 없이 생분해성 플라스틱 PCL(폴리카프로락톤)과 함께 용매에 녹여 균일하게 복합용액을 만드는데 성공했다. 이 복합 용액을 전기방사해 촘촘하고 균일한 형태의 나노복합필터를 만들었다. 이 나노복합필터는 반도체 폐수에서 4시간 동안 90% 이상 중금속을 제거할 수 있음을 확인했다. 5g 정도의 캡슐커피 하나로 10ℓ의 폐수를 정화할 수 있다.

연구를 이끈 이민욱 KIST 박사는 “이번 연구는 환경오염 원인이 되는 폐기물을 간단하게 처리해 친환경적으로 물 속 중금속을 제거할 수 있는 기술을 개발했다는 점에 의미가 있다”며 “커피 찌꺼기를 표면처리하거나 다른 자연소재를 탐색해 친환경적이면서도 성능이 높은 다양한 필터를 개발할 계획”이라고 설명했다.