키토산 하이드로젤 기반 항생제·염료 제거 기술

수계 환경의 항생제 잔류물과 유기 염료 복합 오염은 생태계 및 인체 건강에 심각한 위협을 가하며, 고효율·재활용 가능·친환경적 흡착제 개발의 시급성을 강조한다. 천연 알칼리성 다당류인 키토산은 풍부한 반응성 작용기로 인해 수처리 분야에서 주목받았으나, 산성 환경에서의 낮은 안정성, 기계적 강도 부족, 고액 분리 어려움 등의 고유한 한계로 실제 적용에 제약이 있었다. 본 총설은 키토산의 단점을 극복하기 위한 유망한 전략으로, 고유한 3차원 가교 네트워크, 높은 다공성, 강한 친수성을 특징으로 하는 키토산 기반 하이드로젤에 주목한다. 거대 분자 오염물질의 효율적인 물질 전달 경로를 제공하는 이 하이드로젤 흡착제의 최신 연구 동향을 종합적으로 요약하며, 분자/구조 설계와 흡착 효율 간의 핵심적인 구조-성능 관계를 규명하는 데 중점을 둔다. 연구는 먼저 분자 수준 변형(예: 그래프팅, 화학적 가교, 상호 침투 고분자 네트워크)부터 거시적 구조 공학 접근법(예: 기계적 강화, 자성, 자극 반응성 하이드로젤)에 이르는 제조 전략을 체계적으로 검토한다. 이어서 테트라사이클린, 플루오로퀴놀론, 설폰아미드 등 대표적인 항생제 계열에 대한 흡착 거동을 비판적으로 분석하며, 정전기적 상호작용, 수소 결합, π-π 스태킹, 세공 충전 효과와 같은 근본적인 메커니즘을 강조한다. 또한, 다양한 전하 특성을 가진 유기 염료에 대한 키토산 기반 하이드로젤의 제거 성능을 요약하고, pH 및 이온 강도와 같은 환경 요인이 흡착 동역학 및 열역학에 미치는 영향을 분석한다. 본 총설은 키토산 하이드로젤의 설계 원리, 흡착 메커니즘 및 환경 요인에 대한 심층적 이해를 제공하여, 향후 수처리 분야에서 고성능 키토산 기반 흡착제 개발을 위한 귀중한 지침을 제시한다.