▲대기 중 이산화탄소 농도를 정밀하게 측정할 수 있는 신물질을 개발한 DGIST 신물질과학전공 정낙천 교수.(사진/DGIST 제공)

DGIST(대구경북과학기술원) 신물질과학전공 정낙천 교수 연구팀은 대기 중 이산화탄소 농도를 정밀하게 측정할 수 있는 신물질을 개발했다고 30일 밝혔다.

정낙천 교수 연구팀이 주도하고 미국 노스웨스턴대학 스토다트(F. Stodart) 교수 연구팀과 공동으로 수행한 이번 연구에서 연구팀은 이산화탄소 분자를 화학적으로 자유롭게 흡·탈착시킬 수 있는 나노다공성 유기금속구조체(MOF, Metal-Organic Framework)를 개발했다.

유기금속구조체는 유기물질 분자와 금속 이온이 연결돼 형성된 골격구조를 갖는 결정성 물질로서 나노 기공 부분과 표면에 분자를 저장할 수 있는 구조체를 말한다.

이번에 개발한 신물질은 루비듐 금속이온(Rb+)을 기반으로 한 유기금속구조체로 상온에서 이산화탄소에 대한 선택성을 갖고 있어 이산화탄소의 농도를 정밀하게 측정할 수 있는 것이 특징이다.

또한 연구팀은 화학적으로 흡착된 이산화탄소 양의 변화에 따라 유기금속구조체의 전기전도성 값이 변화하는 현상을 확인하고 상온에서도 이산화탄소의 농도를 정밀하게 측정할 수 있는 새로운 센서 기술을 세계 최초로 개발했다.

기존의 이산화탄소 측정 센서는 상온에서 이산화탄소와 산소, 수증기 등을 구별하지 못해 이산화탄소 농도 측정의 정밀도가 떨어졌으며 고온에서만 작동되거나 가격이 비싸다는 단점이 있었다.

나노다공성 유기금속구조체를 얇은 필름형태로 합성해 상용화한다면 이산화탄소에 대한 선택성, 상온에서 작동, 저렴한 가격 등으로 기존 이산화탄소 측정 센서를 대체할 수 있을 것으로 기대된다.

DGIST 신물질과학전공 정낙천 교수는 “이번 연구를 통해 나도다공성 유기금속구조체 합성기술과 이온전도성에 대한 과학적 현상 규명, 센싱 기술을 융합한 새로운 분야를 개척했다”며 “지구온난화의 주범인 이산화탄소 농도의 정밀 측정 기술 및 유기금속구조체 응용연구 분야를 선도할 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 화학분야 세계 최고 학술지인 JACS(Journal of the American Chemical Society) 5월 29일자 온라인판에 게재됐다.

한편, 이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 ‘일반연구자지원사업’ 및 DGIST에서 운영하는 ‘DGIST 특성화 지원 융합과학중점센터’로부터 지원을 받아 진행됐다.  (대구=최태욱 기자)