초미세먼지 걸러줄 금속유기 분자체 새 생성법 개발

DGIST 정낙천 교수팀 주도…‘수분 안정성’ 향상

수분 안정성이 향상된 유기 분자체에 대한 모식도/사진=DGIST

국내연구진이 초미세먼지를 효과적으로 걸러줄 금속유기 분자체를 생성하는 새로운 방법을 개발했다.

대구경북과학기술원(DGIST) 신물질과학 전공 정낙천 교수 연구팀이 금속유기 분자체의 수분 안정성을 향상시키는 ‘배위화학적 환원법’을 개발했다고 12일 밝혔다. 이는 향후 공기청정 필터소재로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

금속유기 분자체는 분자 내부에 빈 공간을 갖는 다공성 물질을 말한다. 빈 공간을 이용, 기체 흡착·분리 등 공기청정과 관련된 응용이 가능해 공기오염 문제를 해결할 수 있는 물질로 기대를 받고 있다. 하지만 금속유기 분자체 결합구조상 수분에 취약해 관련 기술개발에 어려움을 겪어왔다.

연구팀은 금속유기 분자체의 수분 안정성을 향상시키기 위해 ‘하이드로퀴논’을 이용했다. 피부표백제 성분으로 활용되기도 하는 하이드로퀴논을 이용해 환원시킨 금속유기 분자체는 물속에서 몇 주간 머물러도 분자 구조가 붕괴되지 않을 정도로 높은 수분 안정성을 지녔다.

높은 수분 안정성은 바로 하이드로퀴논이 금속이온을 수분에 강한 특정 금속유기 분자체로의 선택적 환원을 가능케 했기 때문이다. 일반적인 환원법으로는 불가능했지만, 하이드로퀴논이 개입한 배위화학적 환원 과정은 수분에 강한 특정 금속유기 분자체로의 선택적 환원을 실현시켰다.

이 때 연구팀이 개발한 배위화학적 환원법을 통해 환원된 금속유기 분자체는 1~2나노미터 크기의 작은 구멍을 가진다. 이는 수십에서 수백나노미터 크기의 초미세먼지보다도 작고, 공기 중 수분의 영향에도 안정적이어서 향후 공기청정 분야를 포함 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구는 포항가속기연구소와 연세대학교 연구팀과 공동연구로 진행됐다.