globalmakers

깨져도 자가치유...다공성 금 소재란 무엇인가

center
사진= 클립아트코리아
[글로벌메이커스 박정현 기자] 최근 산업기술의 발전과 더불어 다양한 소재 개발이 이뤄지고 있다. 이 중 고분자 소재는 일상용품의 구조부터 최첨단 전자 제품의 핵심 부품으로까지, 20세기 산업화 과정에서 발명된 현대 생활에서는 없어서는 안 될 중요한 소재다.

특히 다공성(porous)을 가지는 고분자 소재는 일반적으로 밀도가 낮고 열용량이 적을뿐 아니라 열을 전달하기 어려운 성질을 갖고 있기 때문에 여러 분야로 활용 범위가 갈수록 넓어지고 있는 신소재로 인식되고 있다.

또한 최근 여러 분야에서 개발이 진행되고 있는 나노 다공성 소재는 나노 구조체가 가지고 있는 여러 가지 전기적, 광학적, 구조적 특성을 나타내는 것으로 알려져 있다.

게다가 방대한 표면적을 가지고 있어 에너지, 환경, 신촉매, 조직공학 등의 새

로운 분야에로의 응용이 검토되어 지고 있는 상태다.

23일에는 UNIST 신소재공학부 김주영 교수 연구진이 값비싼 금 대신 공기를 채워 넣어 자가치유 능력을 가진 3차원 나노 다공성(nano porous) 금 소재를 개발한 것으로 알려져 눈길을 끈다.

일반적으로 다공성 재료란 체적의 15~95% 정도가 기공으로 이루어진 재료로 기존의 치밀한 재료가 가지지 못하는 새로운 특성을 가지고 있는 혹은 부여할 수 있는 재료를 말한다.

김주영 교수 연구팀은 이미 2016년, 고강도‧초경량의 성능을 보이는 나노다공성 금을 만드는 데 성공했다는 소식을 전한 바 있다. 이 물질은 속이 꽉 차있는 금에 비해 2배 단단하고, 30% 수준으로 가볍다. 이 연구결과는 나노 분야의 세계적 권위지인 ‘나노 레터스(Nano Letters)’에 게재되기도 했다.

나노다공성 금은 일반적인 금에 비해 표면적이 10만 배 이상 넓고 화학적으로 안정적이며 인체에 무해한 소재다. 금은 100 나노미터(㎚, 1㎚=10⁹분의 1m) 이하의 크기에서 금 본연의 광택을 잃고 검은색을 띠는데, 해당 연구로 블랙골드가 다공성 구조를 가지며 강도와 내구성도 갖추게 됐다.

연구진이 이번에 발표한 내용에 따르면 연구팀은 쉽게 부서지는 다공성 소재의 단점을 해결하기 위해 다공성 금 소재 내부의 기공을 작게 만드는 방법을 이용한 것으로 밝혀졌다.

또 기공을 25 나노 크기로 줄여 오히려 더 튼튼하고 잘 부서지지 않는다. 덕분에 강도가 높으며, 부러진 이후에 스스로 다시 붙는 능력을 갖춰 파손된 후에도 처음의 약 50% 수준까지 강도가 회복된다고 한다.

이에 앞서, 금속이온의 흡착, 제거를 위한 많은 흡착소재는 꾸준히 개발을 거듭해 왔다. 고성능 흡착제로 메조포러스 물질의 이용은 금속이온의 흡착을 위한 효용성을 크게 증대시킬 수 있다고 평가 받는다.

이러한 맞춤형 흡착소재의 꾸준한 연구 개발은 신 개념의 친환경 희소금속, 특정물질 분리, 농축의 원천기술 확보, 관련 신산업 창출 및 산업 주도권 확보와 더불어 상당한 경제적 파급효과를 기대할 수 있을 것으로 전망된다.

news@globalmakers.co.kr
<Copyright ⓒ GlobalMarkers co, Ltd. 무단 전재 및 재배포 금지>

영상