차세대 기능성 소재로 각광받는 '유-무기 실란화합물(POSS) 기반 이온성액체(POSS-ILs)'의 연구 성과와 미래 전략을 집대성한 한·독 공동 연구 결과가 화학 분야 세계 최고 권위의 학술지에 실렸다.
전북대학교는 윤영상 화학공학부 교수팀이 스테판 스톨테 독일 드레스덴 공대 교수, 조철웅 전남대학교 교수팀과 공동으로 POSS-이온성액체 관련 연구를 종합적으로 분석한 리뷰 논문을 미국화학회(ACS)가 발행하는 '케미컬 리뷰(Chemical Reviews)'에 게재했다고 19일 밝혔다.
'케미컬 리뷰'는 관련 분야의 축적된 성과를 체계적으로 정리하고 향후 연구 방향을 제시하는 초청 논문만을 엄선해 게재하는 저널이다. 인용지수(Impact Factor) 55.8로 화학 분야 전체 학술지 중 상위 0.4%에 해당하는 독보적인 권위를 자랑한다. 이번 논문은 '다양한 응용을 위한 이온성액체' 특별호에 수록됐다.
POSS(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane)는 케이지 형태의 실리카 나노구조를 갖는 물질로, 열적·기계적 안정성과 구조적 정밀성이 뛰어나다. 이온성액체는 이온 조합을 통해 점도와 전도도, 극성 등을 자유롭게 조절할 수 있어 촉매나 전기화학, 분리·정제, 친환경 공정 등 다양한 분야에서 활용돼 왔다.
연구팀은 이 두 물질을 결합한 POSS-이온성액체가 기존 이온성 액체의 한계를 보완하면서 새로운 기능성을 구현할 수 있는 하이브리드 소재라는 점에서 재료과학 분야의 '블루칩'으로 주목했다.
이번 논문에서 연구팀은 직접 기능화, 이온성액체 그라프팅, 졸-겔 공정 등 주요 합성 전략을 체계적으로 정리하고, 열·기계적 안정성과 이온 전도 특성, 점도 제어, 화학적 내구성 등 핵심 물성을 심도 있게 분석했다.
특히 POSS-이온성액체가 고온에서도 안정적인 촉매 시스템, 고체 전해질 기반의 차세대 배터리, 재사용 가능한 분리·흡착 소재 등 다양한 산업 분야에서 유의미한 대안이 될 수 있다고 평가했다.
연구팀은 POSS의 모듈형 구조를 활용하면 이온성 작용기의 수와 배치를 정밀하게 제어할 수 있어 특정 목적에 최적화된 '맞춤형 물질 설계'가 가능하다는 점도 강조했다. 소재 성능뿐만 아니라 향후 해결 과제인 환경 및 생체 안전성 문제도 비중 있게 다뤘다. 상용화를 위한 핵심 과제로 독성, 생분해성, 장기 환경 거동에 대한 평가가 선행되어야 함을 지적하며, 설계 단계부터 안전성을 고려하는 '안전기반 설계(Safety-by-Design)' 전략을 제안했다.
윤영상 교수의 제자이자 이번 연구의 핵심 저자인 조철웅 교수(전남대)는 “POSS-이온성액체는 고성능과 안정성을 동시에 요구하는 에너지·환경·첨단소재 분야에서 중요한 플랫폼 기술로 발전할 수 있다”며 “이번 리뷰는 관련 연구를 체계적으로 정리했을 뿐 아니라, 기능성 소재 설계와 환경·독성 평가를 함께 논의했다는 점에서 의미가 크다”고 말했다.
전주=김한식 기자 hskim@etnews.com
