한국연구재단은 김일 교수(부산대) 연구팀이 벤젠, 나프탈렌 등 비교적 값싼 원료에서 캡슐·튜브·시트 등 다양한 형태의 다공성 나노구조를 동시에 얻어냈다고 16일 밝혔다.

제올라이트나 실리카겔 등 다공성 나노재료는 균일하게 생성된 구멍과 넓은 표면적 때문에 수처리·촉매·가스분리 등 분야에서 활용된다. 하지만 이들은 무기(無機) 소재로 제조가 까다로워 다양한 형상으로 만들기 어렵고, 원하는 기능을 부여하기도 어려웠다.

이 때문에 최근 자가조립이나 중합 현상을 이용, 만들기 쉽고 다양한 기능을 구현할 수 있는 유기소재로 다공성 나노소재를 만들려는 노력이 활발하다.

하지만 유기소재 기반 다공성 나노소재는 포피린 등 비싼 유기 원료를 써야하고, 거푸집처럼 형틀을 이용해 찍어내는 방식으로 만들어야만 해서 대량생산이 어려웠다.

연구팀은 이같은 문제점을 해결하기 위해 산-염기 반응을 이용했다. 루이스산을 촉매로 루이스염기 단량체(monomer)인 벤젠과 나프탈렌 유도체를 원하는 방향으로 중합(polymerization)하는 방법을 찾아냈다. 촉매와 단량체의 비율, 종류와 양을 조절해 중합과정을 제어, 나노캡슐·나노튜브·나노시트 등을 동시에 제조할 수 있게 됐다.

제작된 다공성 나노캡슐은 넓은 표면적(1000 ㎡/g)으로 인해 유지로부터 바이오디젤을 생산하고, 셀룰로오스로부터 포도당을 제조하는 데 효율적인 재료로 활용됐다.

연구팀은 "각종 촉매, 연료전지, 리튬이온전지, 항공우주 및 자동차용 복합재료는 물론 약물전달시스템, 바이오센서 등에 활용될 수 있을 것으로 보인다"고 설명했다.

연구성과는 지난 10월 1일 국제학술지 `에이씨에스 나노(ACS Nano)` 온라인판에 게재됐다.주재현 기자

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