산성비 주범 이산화황의 재탄생…‘고성능 적외선 렌즈’ 소재로 쓴다

유남호 한국과학기술연구원(KIST) 책임연구원. /한국과학기술연구원 제공

석유를 정제하는 과정에서 발생해 스모그나 산성비를 유발하는 유해물질 ‘이산화황’을 적외선 투과 렌즈 제작에 활용할 수 있는 기술이 국내에서 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 유남호 복합소재기술연구소 탄소융합소재연구센터 책임연구원팀이 이산화황을 이용해 원적외선 영역에서 사용할 수 있는 황 고분자 소재 투과 재료를 개발했다고 28일 밝혔다.

석유 정제 시 발생하는 이산화황은 각종 공해를 유발하는 탓에 수소와 반응시켜 수산화황으로 바꾸는 공정이 필수적이다. 수산화황에서 분리한 수소는 여러 방향으로 재사용이 가능했으나 황은 마땅한 활용 방법이 없는 게 문제였다. 때문에 지금껏 황은 땅에 묻거나 지상에 쌓아두는 식으로 처리됐다.

유 책임연구원 연구팀은 황을 기반으로 만든 고분자 소재를 개발했다. 해당 소재로 만든 적외선 투과 렌즈는 주요 성능 평가 척도인 굴절률, 적외선 투과률 등이 기존 제품보다 큰 폭으로 향상됐다. 적외선 투과 렌즈는 폐쇄(CC)TV, 자율주행자량용 센서와 같은 제품을 만들 때 필요한 핵심 재료다.

통상적으로 적외선 투과 렌즈는 저마늄, 황화아연과 같은 무기 재료로 만들었다. 다만 이들은 가공이 어려워 생산 비용이 높고 독성이 있다는 단점을 갖고 있었다. 이에 황을 대체물질로 쓰려는 연구가 꾸준히 있었으나 황으로 만든 기존 고분자 소재는 적외선을 투과시키지 못하고 흡수해버려 적외선 투과 렌즈를 만들기에 어려움이 있었다.

유 책임연구원 연구팀이 개발한 황 고분자 소재는 이러한 상황에 활로를 뚫었다는 평가를 받는다. 유 책임연구원은 “본 연구에서 개발된 소재는 우수한 적외선 투과율을 갖고 있어서 의료, 보안, 소방, 안전 분야와 같이 인체를 대상으로 하는 생활 밀착형 분야에 적용할 수 있을 것”이라며 “향후 고가의 적외선 광학 재료를 대체할 수 있는 소재로 널리 사용될 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구 성과가 담긴 논문은 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 온라인 게재됐다.

참고자료

Nature Communications, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-38398-5

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