열적가수분해 방법으로 탄소섬유 직물표면에 철산화물 나노입자를 생성하는 과정.[한국기초과학지원연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국기초과학지원연구원은 전주센터 박종배 박사 연구팀이 보다 효율적인 방법으로 탄소섬유 표면에 철산화물 나노입자를 합성하는 방법을 개발했다고 24일 밝혔다.

하천의 인산염과 중금속을 제거하는 등 수질 오염을 해결할 수 있는 소재 개발을 비롯해 나노입자가 부착된 탄소섬유를 활용하는 다양한 형태의 응용 소재연구가 가속화 될 것으로 기대된다.

하천에 유입된 각종 오폐수와 비료의 과다한 사용으로 하천의 인산염, 질산염 등의 농도가 높아지고, 여름철 강한 태양 빛으로 조류의 광합성이 활발해지면 녹조·적조 등의 환경 오염이 발생한다. 철산화물 나노입자는 물속의 인산염이나 중금속을 흡착·제거할 수 있어, 나노입자가 부착된 탄소섬유 필터를 활용하면 오염이 발생하기 전 단계에서 원천적으로 수질을 개선할 수 있다.

지금까지 철산화물 나노입자를 합성하기 위해서는 높은 압력과 고온의 환경에서 다양한 첨가제를 사용해야했다. 연구팀은 열적 가수분해 방법을 사용해 60℃이하의 낮은 온도에서 보다 간단하면서도 효과적으로 나노입자를 합성하는 방법을 개발했다.

또한 탄소섬유 표면에 나노입자를 합성하기 위해 기존에는 활성탄소섬유를 가공하는 것이 일반적이었으나, 이번에 개발된 합성방법을 이용하면 시장 점유율이 월등히 높은 PAN계 탄소섬유에도 나노입자를 형성할 수 있으며, 대면적 합성도 가능하다.

이번 연구결과는 재료분야 국제학술지 ‘어플라이드 서페이스 사이언스’ 최신호에 게재됐다.

박종배 박사는 “아무런 첨가제도 사용하지 않고 철산화물 나노입자를 PAN계 탄소섬유표면에 대면적으로 합성하는데 성공한 이번 연구는, 지금까지 한번도 보고되지 않은 성과로서 산업적 의미가 크다”며 “수질 개선에의 활용뿐 아니라, 탄소섬유가 가진 고전도성 특성을 활용해 배터리·센서 소재로서의 활용도 기대할 수 있다”고 밝혔다.

nbgkoo@heraldcorp.com