탄소는 기름처럼 물과 잘 섞이지 않는데도 탄소나노튜브 안으로 오히려 물이 스스로 빨려 들어가는 현상을 국내 연구진이 처음 규명했다.
이 원리는 바닷물을 담수로 바꾸는 해수 담수화막 등에 응용할 수 있다.
한국과학기술원(KAIST) EEWS(에너지, 환경, 물과 지속가능성) 대학원 지속가능한 에너지공학기술사업단(단장 정유성)은 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 WCU(세계수준의 연구중심대학)육성사업의 지원을 받아 이같은 연구결과를 냈다고 26일 밝혔다.
이 연구에는 미국 캘리포니아공대 윌리엄 고다드 교수가 참여했다. 이 연구결과는 자연과학 분야 학술지인 ‘미국립과학원회보(PNAS)’ 7월 19일자에 게재됐다.
연구팀은 물을 싫어하는 탄소나노튜브 안으로 물이 스스로 빨려 들어가는 반직관적인 실험현상의 원인이 물 분자 간의 수소결합 때문이라는 사실을 이번 연구에서 규명했다.
나노채널과 같은 제한된 나노공간에서는 물분자간 수소결합이 약해지면서 밀도가 낮아지고, 이때문에 물 분자의 무질서도가 증가(자유로운 이동)하면서 안정되는 특이한 현상을 분자동력학 계산으로 밝혀냈다.
연구팀은 지름 1.1, 1.2 ㎚의 나노튜브에서는 섭씨 25도의 실온에서 물이 얼음과 같은 구조를 띄는 현상도 관찰했다.
정유성 교수는 “ 기존의 역삼투압 막에 비해 탄소나노튜브 내에서는 물의 수송속도가 1000배나 빨라 에너지 효율적인 차세대 해수 담수화막을 효율적으로 설계하는데 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.com
