본 연구에서는 Alginate (Alg) solution에 biochar (BC), activated carbon (AC), carboxymethyl cellulose (CMC)를 혼합해 물리화학적 특성이 제어된 복합 하이드로겔 비드를 제조하였다. 1) 오염원 용액에서 Cu2+와 benzene을 제거하기 위해 pitch pine(Pinus rigida)에서 생산된 BC의 다양한 조성을 포함하는 Alg 복합 하이드로겔 비드를 준비했다. Alg/BC 복합 하이드로겔 비드의 특성은 주사 전자 현미경, 푸리에 변환 적외선 분광법 및 Brunauer-Emmet-Teller 분석을 사용하여 평가되었다. Alg/BC 복합 하이드로겔 비드의 Cu2+의 흡착 능력은 Alg 함량이 증가함에 따라 향상된 반면 (28.6-72.7 mg/g), benzene의 흡착 능력은 BC 함량이 증가함에 따라 향상된 것으로 나타났다 (20.0-52.8 mg/g). Alg/BC 복합 하이드로겔 비드는 단일 오염원 시스템과 Cu2+ 및 benzene의 동시 흡착 시스템에서 유사한 흡착 능력을 보였다. Alg/BC 복합 하이드로겔 비드의 흡착 동역학 및 등온 흡착 연구는 pseudo-second-order model (Cu2+의 경우 r² = 0.999, benzene의 경우 r² = 0.999)과 Langmuir model(Cu2+의 경우 r² = 0.999, benzene의 경우 r² = 0.995)에 적합했다. 또한 Alg/BC 복합 하이드로겔 비드 (1% 및 4% BC)는 높은 재사용성 (>80%)을 보였다. 따라서 Alg/BC 복합 하이드로겔 비드는 폐수에서 다른 특성을 가진 여러 오염원 제거를 위한 흡착제로 적용될 수 있다. 2) Ibuprofen에 대한 흡착 능력을 향상시키기 위해 AC와 CMC를 혼합한 Alg 복합 비드를 제조하여 재팽창 가능한 하이드로겔을 생성했다. 건조된 Alg/AC/CMC 복합 비드는 간단한 재팽창 공정을 통해 하이드로겔 상태와 유사한 크기 및 형태로 회복될 수 있었지만, CMC가 없는 건조된 Alg/AC 복합 비드는 하이드로겔 상태로 회복될 수 없었다. 재팽창 공정 후 건조된 Alg/AC/CMC 비드는 ibuprofen에 대한 흡착 능력이 하이드로겔 비드 (qe = 39.6)에 비해 86% (qe = 34.0 mg/g) 회복되었다. 이에 반해 재팽창 되지 못한 Alg/AC 비드는 하이드로겔 비드 (qe = 48.1)의 18% (qe = 8.6)로 성능이 저하되었다. 또한 CMC, AC 함량 및 용액 pH가 Alg/AC/CMC 복합 비드의 재팽창 특성 및 ibuprofen 흡착 능력에 미치는 영향을 연구했다. 하이드로겔 및 재팽창된 복합 비드의 흡착 동역학 및 등온 흡착 연구는 각각 pseudo-second-order model 및 Langmuir model에 적합했다. 또한 재팽창된 Alg 복합 비드는 10번의 재사용 후에도 높은 흡착 능력(>93%)을 나타냈습니다. 따라서 건조한 상태에서 장기간 보관한 후 비드를 증류수로 재팽창 시킴으로써 Alg/AC/CMC 복합 비드가 흡착 성능의 현저한 저하 없이 흡착제로 사용될 수 있음을 보였다. 또한 이러한 결과들을 바탕으로 바이오매스의 혼합을 통해 오염원에 따른 맞춤형 소재로 제작 가능하며, 친수성 등의 특성으로 재팽창 같은 새로운 특성을 부여해 보관을 용이하게 하는 등 다양하게 활용될 수 있을 것이다.