'이산화탄소 잡는 금속' 쉽게 개량한다

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 공기청정이나 에너지저장, 약물전달 등의 분야에 있어 차세대 소재로 각광받고 있는 금속 유기 구조체의 활용성을 높이는 기술을 개발했다.

대구경북과학기술원은 박진희 신물질과학 전공 교수의 연구팀이 금속 유기 구조체에 다양한 작용기를 도입하고 동시에 구조체의 성질을 개선하는 새로운 이중 개량 기술을 개발해 국제학술지 앙게반테 케미에 소개됐다고 27일 밝혔다.

이중 개량 기술을 이용한 작용기와 기공의 도입 과정 및 주사 전자 현미경 사진과 기공 크기에 따른 요오드 흡착 실험 모식도.

연구팀이 활용 가능성을 높인 금속 유기 구조체는 벌집처럼 구멍이 여러 군데 나 있는 기공을 가진 구조체다. 현재 8만여 개가 넘는 다양한 구조의 금속 유기 구조체가 발견돼 있지만 개량 절차가 복잡하고 개량 후 구조를 분석하는데 어려움이 있어 산업적인 활용은 힘든 상황이었다.

연구팀은 구조체 내부의 수소-탄소 결합을 탄소간 결합으로 치환하는 과정에서 원하는 작용기를 바로 도입하는 방식을 개발했다. 연구팀은 이 기술이 기존 기술보다 구조체의 안정성을 높일 수 있고, 구조체의 분석도 수월하다고 밝혔다. 연구팀은 이 방식을 통해 만든 구조체의 내부에서 2nm~50nm(나노미터) 크기의 메조기공이 생성되는 것을 확인하기도 했다. 이 구조체는 기존보다 요오드 흡착 속도가 3~6배 정도 빨랐으며, 이산화탄소나 수소를 흡착에서 뛰어난 성능을 나타냈다.

DGIST 박진희 신물질과학전공 교수(오른쪽), 이병찬 석박통합과정생(왼쪽)

박진희 교수는 "기존 개량 기술은 작용기 도입 과정이 복잡하고, 분석도 까다로웠다"며 "이번에 개발한 기술은 그러한 문제점을 극복했고 더 나아가 소재의 성질과 구조를 쉽게 변경할 수 있어, 향후 추가 연구를 진행해 금속 유기 구조체의 실용화에 기여하고자 한다"고 말했다.

연구팀은 이번 연구 결과를 토대로 유사한 성질의 유무기 소재에 대한 추가적인 연구를 진행한다. 이를 통해 공기 청정기술, 에너지 저장, 센서, 약물 전달 등 다양한 산업 분야에 금속 유기 구조체를 활용할 수 있도록 할 계획이다.