3차원 다공성 물질은 표면에 구멍이 많아 넓은 표면적을 갖기 때문에 촉매를 저장하거나 기체를 저장하는데 많이 사용하고 있다. 특히 온실가스인 이산화탄소 포집과 저장에도 활용되고 있다.제올라이트 같은 다공성 물질은 무기물로 만드는데 제작 시간이 오래 걸린다. 최근에는 보다 내구성이 좋은 유기물로 다공성 물질을 만들려는 시도도 활발한데 기체나 액체 상태에서 화학반응을 유도해 고체형태의 구조체로 만들어야 하기 때문에 복잡한 후처리와 반응 결과물의 순도가 낮아 다공성 물질로서 기능이 떨어진다.

그런데 국내 연구진이 연쇄반응을 통해 0.1초 만에 유기물 다공성 물질을 만드는 기술을 개발해 화제다.

울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 백종범 교수팀은 고체 상태의 유기물 결정에 열을 가하면 폭발적 반응이 나타나고 이 때 3차원 다공성 유기물 구조체가 만들어진다는 사실을 확인하고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 17일자에 발표했다.

연구팀은 고체 상태의 유기물을 가열해 녹이는 간단한 공정으로 3차원 다공성 유기물 구조체를 합성하는 방법을 제시했다.

보통 고체에 열을 가하면 녹아버리는데 연구팀이 만든 유기물 단결정은 열을 가하면 폭발적인 화학반응을 일으켜 액체나 기체가 아닌 다시 고체 형태의 3차원 다공성 물질로 변한다.이번 연구 1저자로 참여한 배서운 박사는 “고체 상태에서 반응을 유도하면 후처리 과정이 필요 없고 순도 높은 반응 결과물을 얻을 수 있다”며 “이 반응으로 합성된 3차원 다공성 유기물 구조체는 표면적이 넓어 이산화탄소 흡착에 탁월한 성능을 보인다”고 설명했다.

백종범 교수도 “이번 연구는 유기물 재료를 합성하는 새로운 방법을 제시할 뿐만 아니라 합성된 재료를 광범위하게 응용할 수 있는 가능성을 제시해 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr