▲ 건국대 강윤찬 교수(아래)와 연구생들 가정용 초음파 가습기를 활용해 노른자-껍질 구조 신소재를 합성하는 간단한 공정기술이 개발됐다.
수일 걸리던 공정을 수초 이내로 단축해 약물전달 물질 등에 활용할 수 있는 노른자-껍질 구조 소재의 대량합성이 가능해질 전망이다.
건국대(총장 송희영)는 화학공학과 강윤찬 교수팀이 가정용 가습기 40대를 조합해 자체 제작한 대용량 물방울 발생장치를 이용해 수 초만에 노른자-껍질 구조의 소재를 합성할 수 있는 공정을 개발했다고 24일 밝혔다.
노른자-껍질 구조는 구형의 구 안에 움직일 수 있는 작은 구가 들어있는 형태를 말한다. 이처럼 속이 빈 형태의 소재는 약물전달 물질이나 태양전지 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.
하지만 속이 빈 구조를 만들기 위해 기능성분말 표면을 지지체로 코팅한 후 다시 기능성 재료를 덧씌운 다음 지지체를 제거하는 일련의 과정을 반복해야 하는 번거로움이 있었다. 최소 수일이 걸리는데다 소량만 합성할 수 있어 실용화에 한계점이 많았다.
여러 겹의 속이 빈 구 형태를 만드는 핵심기술은 원하는 기능성 소재를 설탕과 함께 물에 녹여 가습기로 분무한 후 분무되는 미세물방울을 고온처리하는데 있다. 고온에서 설탕의 탄소성분이 숯으로 변하고, 결국 숯이 타면서 기능성소재만 남게 되는 점화 및 소화 과정이 연쇄적으로 일어난다. 이러한 점화와 소화가 순간적으로 일어나 수 초만에 노른자-껍질 구조를 만들 수 있게 된다.
▲ 노른자-껍질 구조 모식도를 담은 강윤찬 교수 논문 표지 특히 이 공정은 소재의 조성과 무관하게 단일성분이나 수십 가지 성분이 혼합된 소재의 합성에도 그대로 적용가능하다. 또 독성물질이 사용되는 지지체 제거공정이 필요없어 친환경적이라는 장점도 있다.
강 교수는 "차세대 리튬이차전지 뿐만 아니라 연료전지·약물전달·촉매·센서 등에 다양하게 적용할 수 있는 신소재를 대량합성할 수 있는 차별화된 공정기술"이라며 "향후 우리나라가 첨단 기능성소재 개발의 주도권을 잡을 수 있는 길이 열렸다"고 평가했다.
한편 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업(핵심연구)의 지원을 받았다. 연구결과는 '첨단재료지'(Advanced Materials) 4월 24일자 속표지 논문으로 게재됐다.
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정심교 기자 simkyo@joongang.co.kr <저작권자 ⓒ 중앙일보헬스미디어 무단전재 및 재배포금지>
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