국내 연구진이 나노 다공성 소재의 기공 크기를 독립적으로 제어할 수 있는 합성 기술을 개발했다. 차세대 배터리와 촉매, 수처리 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
아주대학교는 황종국 교수 연구팀이 한국과학기술원, 충남대학교와 공동으로 거대기공과 메조기공을 각각 독립적으로 제어하는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.
연구팀은 서로 다른 고분자를 혼합한 블렌드의 상분리와 자기조립 현상을 활용해 복잡한 공정 없이도 기공 크기와 구조를 정밀하게 설계할 수 있는 새로운 합성 전략을 구현했다.
다공성 소재는 내부에 미세한 구멍이 있는 스펀지 구조로, 기공 크기에 따라 물질 이동 속도와 반응 효율이 달라진다. 50나노미터 이상의 거대기공은 물질 이동 통로 역할을 하고, 2~50나노미터의 메조기공은 반응이 일어나는 표면을 제공한다. 기존에는 두 기공을 동시에 제어하기 어려워 공정이 복잡했는데 이번 연구는 이를 단순화하면서도 기능성을 높인 것이 핵심이다.
연구팀은 해당 기술을 적용한 탄소 소재를 포타슘이온전지 음극에 사용한 결과 높은 저장 용량과 안정성을 확인했다. 이온 이동 경로와 반응 면적을 동시에 최적화한 성과다.
연구 결과는 국제 학술지 'Chemical Engineering Journal' 4월호에 실렸다. 황종국 교수는 "기공 구조를 독립적으로 설계할 수 있는 새로운 원리를 제시했다"며 "차세대 배터리와 전기화학 촉매, 수처리 소재 등 다양한 분야에 활용할 수 있다"고 말했다.
수원=정진욱 기자
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