KIST 우경자 박사팀 개발…촉매 효능·바이러스 제거 우수

우경자 KIST 분자인식연구센터 박사팀이 몇 번이고 재사용 가능한 귀금속 나노촉매를 개발했다. 환경오염을 줄일 뿐 아니라 나노소재의 실용화가능성을 높여 경제적 효과를 나타낼 것으로 기대된다. 연구결과는 20일 과학저널 네이처의 자메지인 'Scientific Reports'에 게재됐다.

교육과학기술부와 한국연구재단은 우 박사팀이 나노소재들을 자성 마이크론소재에 접목시켜 복합소재를 개발, 나노촉매의 기존 단점을 해결했다고 21일 밝혔다. 나노소재기술이 발전하면서 이를 실용화하는 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나 지금까지 나노소재, 특히 나노촉매를 실용화하는데 있어서 가장 큰 걸림돌은 높은 표면 에너지로 인해 나노입자들이 서로 엉켜붙어 기능적 특성을 상실한다는 점, 사용 중 유실되거나 사용 후 폐기된 촉매가 환경오염을 야기시킨다는 점 등이 있었다. 이에 전 세계연구자들은 나노소재를 마이크론소재에 접목시켜 복합소재로 만들어 회수와 재활용이 가능토록 연구해왔지만 거친 반응 환경에서 나노소재가 복합체로부터 떨어져나가는 문제를 해결하지 못했다.

우경자 박사 연구팀은 자성이 있는 마이크론 크기의 소재에 핵과 핵을 떠받치는 기둥을 함께 감싸는 견고한 3차원 구조로 고정된 복합소재를 개발했다. 연구팀은 공 모양의 자성을 가진 마이크론소재 표면에 많은 수의 팔을 만들고, 팔 끝에 금으로 된 핵(1~2 nm)을 매단 후, 이 핵들을 적정 크기(2~3 nm)로 뭉쳐서 일정 간격으로 재배치했다. 이후 재배치된 핵 뭉치와 이를 받치고 있는 팔을 함께 감싸도록 은 성분을 도포함으로써 견고하게 고정된 3차원 구조의 복합소재를 완성했다. 실험결과 고정된 나노입자들의 최종 크기는 3nm에서 20nm까지 제어가 가능하며, 핵과 도포 물질이 서로 다른 성분으로 구성돼 있어 촉매의 효능이 더욱 우수한 것으로 밝혀졌다.

특히 이번에 개발된 나노 금/은(속/겉) 복합소재를 촉매 실험에 적용하고 다섯 번을 회수해 재사용한 결과 나노촉매의 효과가 변함없이 뛰어난 것을 확인했다. 또 이 복합소재는 박테리아와 바이러스 제거에도 효과가 뛰어난 것으로 밝혀져 전문가들은 그린 환경을 구축하는데 큰 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 우경자 박사는 "이번 연구를 통해 새로운 구조의 나노복합소재와 생성 매커니즘을 개발해 원천기술 확보 및 산업화의 가능성을 열었다"고 말했다.

▲(왼쪽부터)우경자 박사, 박혜헌 박사, 안재평 박사. ⓒ2013 HelloDD.com
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