본 발명은, 모든 pH 범위에서 수중 오염물질들을 산화시켜 제거할 수 있는 기술로서, 기존 기술들이 가진 산성화설비, 중성화설비 그리고 슬러지 처리설비 등의 단점을 극복할 수 있는 비용이 저렴한 이점이 있다. 또한, 본 발명은, 비교적 소량의 카본나노튜브만으로도 수중 오염물질을 제거할 수 있기 때문에, 촉매 투입 농도를 감소시킬 수 있어 비용이 절감될 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명은, 기존의 펜톤 산화기술에서 발생되는 철 슬러지가 발생되지 않는 이점이 있다. 또한, 본 발명은, 카본나노튜브의 회수 및 재이용이 가능하므로, 경제성을 확보할 수 있다.