포스텍 연구팀이 지금까지 알려진 제올라이트 구조 중 가장 복잡한 구조를 가진 제올라이트를 합성하는데 성공했다.
홍석봉 포스텍 환경공학부 교수와 신지호 박사 연구팀은 설계를 통해 복잡한 구조를 가진 제올라이트를 우연이 아닌 인위적으로 합성하는 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.
칼슘 이온과 마그네슘 이온을 다량 포함한 다공성 물질 제올라이트는 주로 촉매나 분리제로 활용되고 있다.
최근엔 이산화탄소 흡착률이 좋아 활용성이 기대되는 물질이다. 제올라이트는 현재 300만종 이상의 서로 다른 구조를 갖고 있다.
하지만 제올라이트 구조는 거의 밝혀지지 않았다. 필요에 따라 구조를 바꾸고 합성하는 일은 어려운 과제였다.
현재 제올라이트 230여 종은 처음부터 설계에 의한 결과물이 아니라 어쩌다보니 만들어진 `시행착오 접근(Trial and error)`으로 만들어졌다.
홍 교수 연구팀은 제올라이트를 이론적으로 예측하고 합리적으로 설계해 복잡한 구조를 지닌 제올라이트 합성에 성공했다.
일정한 규칙성을 갖고 구조를 확장하는 RHO 제올라이트 군을 바탕으로 컴퓨터 모델링을 이용해 더욱 확장된 가상 구조를 예측하고 설계했다.
제올라이트를 합성하기 위해 구조유도물질을 선택적으로 조절하고 실리카와 알루미나, 물 함량을 조절하는 합성방법을 이용해 새로운 제올라이트 2종 합성에 성공했다.
연구팀은 새롭게 합성한 제올라이트에 `PST-26(PoSTech no. 26)`과 `PST-28`이란 이름을 붙였다. 이들 제올라이트는 결정학적으로 가장 복잡한 구조다.
홍석봉 교수는 “기존 단순히 우연으로만 이루어지던 제올라이트 합성방식에서 벗어나, 특정구조를 예측하고 설계를 통해 원하는 구조의 제올라이트 합성이 실제로 가능하다는 사실을 성공적으로 증명했다는 점에서 의의가 있다”고 설명했다.
이번 연구결과는 화학분야 국제학술지 `안게반테 케미(Angewandte Chemie)`를 통해 발표됐다. 이번 연구에는 환경공학부 소속 연구원 서승완·민정기·조중연씨가 참여했다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
