숭실대 김자헌 교수팀, 다공성 하이브리드 MOF개발

1g만으로 축구장 크기의 운동장을 덮을 수 있는 신물질이 국내 연구진에 의해 개발됐다.숭실대 김자헌 교수(사진)팀은 미 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA) 야기(Yaghi) 교수팀과 공동연구를 통해 유기분자와 금속이온을 결합시켜 세계 최대 표면적을 갖는 나노다공성 하이브리드 화합물인 MOF(Metal-Organic Framework)를 개발했다고 밝혔다

이 연구는 교육과학기술부 `21세기 프론티어사업' 고효율 수소에너지 제조저장이용기술개발사업단(단장 김종원)의 지원을 받아 진행됐으며, 연구결과는 사이언스지 1일자 인터넷판에 게재됐다.

김 교수팀은 2007년에도 세계 최대 수준의 4.7㎚ 크기 기공을 갖는 하이브리드 화합물을 합성하는 데 성공했다.

이번에 김 교수팀은 기공 크기가 비슷하면서도 훨씬 가벼운 소재를 사용, 적은 양으로 매우 큰 표면적을 구현할 수 있는 합성방법을 신물질 개발에 적용했다.

다공성물질은 내부에 1∼100㎚ 크기의 빈 공간을 갖는 물질인데, 특히 다공성 하이브리드 MOF는 기공 크기가 균일하고 배열이 규칙적이어서 촉매나 기체 저장물질로 유용하게 이용될 수 있다. 그 중에서도 수소나 온실가스 등을 친환경적이고 경제적으로 분리ㆍ회수ㆍ재사용할 수 있어 세계적으로 연구경쟁이 치열한 상황이다.

김 교수팀이 개발한 나노다공성 MOF는 1g만으로 가로 100미터, 세로 100미터 크기의 운동장을 덮을 수 있다. 이는 기존 다공성물질보다 표면적을 60%나 증가시킨 것이다. 이 때문에 수소 연료 자동차나 가정용 연료전지 작동에 필수적인 수소 저장과 이산화탄소 저장에 유용할 것으로 기대된다.

표면적이 큰 물질은 많은 양의 기체를 저장할 수 있는데, 이 물질을 이용하면 기존 최대 표면적 다공성물질보다 50% 이상 기체를 더 저장할 수 있다고 연구팀은 설명했다.