국내 연구진이 포함된 국제 공동연구팀이 에너지·환경 산업의 핵심소재인 제올라이트 2종을 세계 최초로 설계를 통해 합성하는데 성공했다.
홍석봉 포스텍 교수팀은 샤오동 쩌우 스웨덴 스톡홀름대 교수팀, 폴 라이트 영국 세인트앤드류스대 교수팀과 공동 연구를 통해 제올라이트 구조를 직접 설계하고 합성하는데 성공했다고 15일 밝혔다.
석유화학, 천연가스 등 에너지 자원 생산효율을 높이고 기후변화 문제 해결을 위해 이산화탄소 분리·회수에 대한 관심이 높다. 제올라이트는 무수히 뚫려 있는 미세한 구멍을 이용한 이산화탄소 흡착제로 각광받고 있다. 하지만 아직 정확한 합성 메커니즘이 밝혀지지 않아 활용에 한계가 있었다. 그동안 다양한 제올라이트 구조가 보고되지만 설계가 아닌 우연에 의한 합성이 이뤄지는 상황이다.
연구팀은 기존 제올라이트 구조를 분석한 결과 특정 단위 기본 구조체가 일정한 규칙을 가지고 더해지면서 제올라이트 구조가 점점 확장되는 원리를 발견했다. 이를 활용하면 현재보다 확장된 구조체를 만들 수 있을 것으로 예측해 합성 전략을 세웠다.
기존에 제올라이트를 합성할 때 사용하는 이온을 기본구조 물질로 하고 여기에 무기 양이온을 추가해 한 단계 큰 제올라이트를 만드는데 필요한 특정 구조체를 형성하는 방법으로 새로운 구조를 만들었다.
홍석봉 교수는 “현재 제약분야에서 분자 설계를 통해 신약을 개발하는 것처럼 우연이 아닌 특정 용도에 필요한 제올라이트 구조를 예측한 후 설계를 통한 타깃 제올라이트 합성이 가능함을 보여준 첫 사례”라며 “나노다공성 재료분야에 새로운 패러다임을 제시했다”고 밝혔다.
연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처(Nature)’ 온라인판 16일자(한국시간)에 게재됐다.
권건호기자 wingh1@etnews.com
