부산대, 벤젠으로 다공성 나노소재 제조 기술 개발

벤젠, 나프탈렌 유도체를 원료로 다양한 구조를 가진 다공성 유기 나노소재 및 탄소 나노소재 제조. (자료제공 : 한국연구재단)

벤젠이나 나프탈렌과 같이 비교적 값싼 원료를 활용해 다공성 나노소재를 경제적으로 제조하는 기술이 나왔다. 한국연구재단(이사장 노정혜)은 김일 부산대 고분자공학과 교수팀이 벤젠과 나프탈렌으로 다공성 나노구조를 캡슐·튜브·시트 등 다양한 형태로 동시에 얻어내는데 성공했다고 지난달 16일 밝혔다.
다공성 나노소재는 구멍이 균일하게 생성된 소재로 표면적이 넓은 것이 특징이다. 제올라이트나 실리카겔 등을 들 수 있는데 수처리, 촉매, 가스분리 등 다양한 분야에서 활용된다. 현재 유기 소재로 다공성 나노소재를 만들려는 노력이 활발하다.
문제는 주로 쓰이는 ´포피린´이 비싼데다, 제조과정이 까다로워 대량생산이 어렵다는 점이다. 연구팀은 ´루이스산´을 촉매로 벤젠과 나프탈렌 유도체를 합치는 방법을 찾아냈다. 벤젠과 나프탈렌은 상대적으로 값싸게 얻을 수 있는 물질이다. 또 이들 비율과 종류, 양을 조절해 나노캡슐, 튜브, 시트를 동시에 제조할 수 있게 했다.
이렇게 만든 물질은 뛰어난 물성을 보인다. 나노캡슐은 표면적이 1그램(g) 당 1000㎡로 넓은 표면적을 보였다. 다공성 카본소재는 정전용량이 기존 산화그래핀 대비 2배 이상 향상됐다. 특히 매우 안정된 구조로 섭씨 800도 이상으로 소성한 후에도 원래 모양을 유지하는 한편 재활용도 가능하다는 장점이 있다. 각종 촉매, 연료전지, 커패시터, 리튬이온전지, 트랜지스터, 항공우주 및 자동차용 복합재료는 물론 약물전달시스템, 바이오센서 등에 쓰일 수 있는 실마리가 된다. 이번 연구 성과는 국제학술지 에이씨에스 나노(ACS Nano)에 10월 1일 온라인 게재됐다.