포스텍(POSTECH)은 김진곤 화학공학과 교수·김건우 박사 연구팀이 김태성 성균관대 기계공학과 교수·나노과학기술학과 통합과정 석현호 씨, 문홍철 서울시립대 화학공학과 교수 연구팀과 공동으로 열과 플라즈마를 사용해 메조 다공성 금속 산화물을 유연한 기판에 합성하는 데 성공했다고 13일 밝혔다.
메조(meso) 다공성 금속 산화물은 2~50나노미터(㎚) 크기 구멍을 가진 금속 산화물이다. 표면적이 매우 커 이온이나 전자 등 물질을 전달하는 데 유리해 고성능 에너지 저장과 변환, 촉매, 반도체, 센서 등 다양한 분야에서 주목받고 있다.
하지만 메조 다공성 금속 산화물을 웨어러블 및 플렉시블 기기처럼 잘 휘어지거나 구부러지는 제품에 활용하려면 유연한 플라스틱 기판을 사용해야 한다. 그런데 플라스틱은 일반적으로 온도에 매우 민감해 고온(350°C 이상)이 필요한 메조 다공성 금속 산화물 합성 공정에 사용할 수 없는 문제가 있었다.
연구팀은 플라즈마를 이용해 얻은 에너지를 활용, 150~200°C의 저온에서도 메조 다공성 금속 산화물을 합성하는 데 성공했다. 대표적인 고성능 에너지 저장 소재 중 하나인 바나듐 옥사이드(V2O5)를 포함해 여러 메조 다공성 금속 산화물을 유연한 플라스틱 기판에 합성했다. 이렇게 제조된 메조 다공성 금속 산화물은 수천 번 구부려도 우수한 에너지 저장 성능을 유지함을 확인했다.
김진곤 교수는 “다양한 메조 다공성 금속 산화물을 플라스틱 기판에 사용할 수 있는 새로운 저온 합성법을 개발했다. 이번 연구를 바탕으로 웨어러블 또는 플렉시블 기기의 에너지 저장 소재, 차세대 센서 등 다양한 애플리케이션에서 혁신을 가져올 것”이라고 말했다.
과학기술정보통신부의 창의후속연구사업, 과학기술분야 기초 연구사업, 나노 및 소재기술개발 사업(나노커넥트) 지원으로 진행된 이번 연구성과는 최근 재료 분야 국제 학술지인 '어드밴스드 머티리얼즈'에 게재됐다.
포항=정재훈 기자 jhoon@etnews.com
