▲ 친환경 다공성 물질을 개발한 코네티컷대학 Steven Suib 교수와 그의 동료 Altug Poyraz.

열에 취약했던 비정질 다공성 물질 생산법을 개량해 제조비용 저감, 성능 향상, 친환경성까지 얻을 수 있는 제조기술이 개발 됐다.

코네티컷대학 연구진은 기공을 정밀하게 조절할 수 있고 제조비용이 저렴한 다공성 소재를 만드는 새로운 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.

연구진은 망간, 코발트, 철과 같은 천이금속을 사용해 다공성 금속 산화물을 만들었다. 이 다공성 금속 산화물의 표면부터 중심까지 골고루 분포하는 기공의 지름을 2nm에서 50nm로 조절하기 위해 산화질소를 사용했다.

더불어 비정질 재료에 국한된 소재로 만든 다공성 물질의 경우 대부분 열에 취약한 성질을 가지고 있어 지난 20여년간 다공성 물질을 만드는 공정에 물을 주로 이용해야 하는 한계가 있었는데 연구진은 이를 극복했다.

연구진은 물을 대신해 나노입자로 클러스터 내부에 존재하는 기공과 크기를 조절하기 위해 나노입자를 열에 노출시키는 과정으로 전체 기공의 크기와 모양을 조절하는 기술을 개발했다.

이는 기존의 실리콘이나 티타늄 등 특정한 소재에만 적용할 수 있었던 기술을 보편화 시킨 것으로 최종물질의 열적 안정성 향상에도 기여한다.

연구진은 이번 기술의 개발로 다공성 소재를 만드는 데 다양한 원소를 사용할 수 있게 됐다고 연구 의의를 밝혔다. 또 재생 가능한 친환경적인 소재를 사용한 다공성 소재 개발이 가능해짐으로 다공성 소재 개발이 친환경적 녹색 산업으로 변화할 수 있게 됐다고 덧붙였다.

한편 연구진은 현재 60여 가지의 물질을 이용해 이번 연구결과를 입증하는 실험을 진행 중이며 향후 불순물 도핑 등의 방법을 통해서 이번 기술의 활용성을 크게 높이는 추가적인 연구를 진행할 것이라고 밝혔다.

이번 연구진을 이끈 Steven L. Suib 교수는 “물질 내부에 일정한 크기의 마이크로 기공을 만드는 기술은 센서를 비롯해 연료전지를 만드는데 필요한 촉매 생산 및 광, 자기, 에너지 등의 여러 분야에 효과적으로 적용될 수 있을 것”이라고 설명했다.

이번 연구결과는 국제적인 연구 저널인 Nature Communications에 소개됐다.