KAIST·충남대 공동연구, 초단시간 표면 제어 기술 확보
국내 공동 연구진이 나노 다공성 소재 내부의 거대기공과 메조기공 크기를 각각 독립적으로 제어할 수 있는 합성 기술을 개발했다.
19일 아주대학교에 따르면 황종국 아주대 화학공학과 교수와 이진우 한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 교수, 진형민 충남대 유기재료공학과 교수 등이 참여한 공동 연구팀은 고분자 블렌드의 상분리 현상을 활용해 나노 다공성 소재의 두 기공을 각각 조절하는 합성 전략을 구현했다.
나노 다공성 소재는 내부 기공 구조에 따라 물질 이동과 반응 효율이 달라져 흡착·분리, 촉매, 에너지 저장 분야에 활용한다. 이 가운데 50나노미터(nm) 이상 거대기공은 물질 이동 통로 역할을 하고, 2~50nm 메조기공은 반응이 일어나는 활성 표면을 제공한다. 기존 기술은 공정이 복잡하거나 각 기공 크기를 따로 조절하기 어렵다는 한계가 있었다.
연구팀은 서로 다른 두 종류의 고분자를 섞은 이성분계 고분자 블렌드의 자기조립 현상을 무기 소재 합성과 결합해 기공 크기와 화학 조성을 비교적 단순한 공정으로 제어할 수 있는 설계 원리를 정립했다. 이 기술로 만든 탄소 소재를 포타슘이온전지 음극에 적용해 높은 저장 용량과 안정성을 확인했다.
황종국 교수는 “서로 다른 크기의 기공을 독립적으로 설계할 수 있는 합성 원리를 제시한 연구”라며 “나트륨이온전지, 전기화학 촉매, 정수·수처리 필터 소재 등에 적용할 수 있다”고 말했다.
연구 결과는 화학공학 분야 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널' 4월호에 게재됐다.
수원=김동성 기자 estar@etnews.com
