국내 연구진이 몇 번이고 재사용 가능한 귀금속 나노촉매를 개발했다. 환경오염을 줄이고, 나노소재 실용화 가능성이 높아져 막대한 경제적 효과가 기대된다.
한국과학기술연구원(KIST·원장 문길주) 분자인식연구센터 우경자 박사팀과 특성분석센터 안재평 박사는 공동으로 자성이 있는 마이크론 크기의 소재에 핵과 이를 떠받치는 기둥을 함께 감싸는 견고한 3차원 구조의 복합소재를 개발했다. 연구결과는 세계 최고 권위의 과학저널 네이처 자매지인 `사이언티픽 리포트`에 게재됐다.
지금까지 나노소재, 특히 나노촉매 실용화의 가장 큰 걸림돌은 높은 표면 에너지로 인해 나노입자가 엉겨 붙어 기능을 상실하거나 사용 중 유실, 사용 후 폐기된 촉매로 인해 발생하는 환경오염이었다. 이 문제를 동시에 해결하는 방법은 나노소재를 마이크론소재에 접목시켜 복합소재로 만드는 것이다.
연구팀은 공 모양의 자성을 가진 마이크론소재 표면에 많은 팔을 만들고, 팔 끝에 금으로 된 핵(1~2㎚)을 매단 후 이 핵들을 적정 크기(2~3㎚)로 뭉쳐서 일정 간격으로 재배치했다. 재배치한 핵 뭉치와 이를 받치고 있는 팔을 함께 감싸도록 은 성분을 도포함으로써 견고하게 고정된 3차원 구조의 복합소재를 완성했다. 고정된 나노입자 크기는 3㎚에서 20㎚까지 제어가 가능하며, 핵과 도포 물질이 서로 다른 성분으로 구성되어 있어 촉매의 효능이 더욱 우수한 것으로 밝혀졌다.
개발한 나노 복합소재를 촉매 실험에 적용하고 다섯 번 회수해 재사용한 결과 나노촉매의 효과가 변함없이 뛰어난 것을 확인했다. 또 박테리아와 바이러스 제거에도 효과가 뛰어난 것으로 알려졌다.
홍기범기자 kbhong@etnews.com
