[스마트경제=복현명 기자] 김영근 고려대학교 공과대학 신소재공학부 교수 연구팀이 간단한 전기화학 공정으로 금-인산철 요크-쉘 나노코일을 제조하고 오염물질의 높은 광분해 효과를 확인했다.
연구결과는 재료공학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials)’ 표지 논문(Front cover)로 선정됐다.
고려대 연구팀은 효율적인 빛의 흡수와 3차원 구조에서 넓은 표면적을 가질 수 있는 다중 요크-쉘 나노코일 형태에 집중했다.
연구팀은 코발트-철 나노코일을 활용해 전기화학적 조절로 금 나노입자(Au)가 내재된 인산철(FePO4) 다중 요크-쉘 나노코일을 원스텝 공정으로 제작하는 데 성공했다.
이 나노구조에 빛을 쪼여 오염표지물질인 메틸렌블루를 50분내에 광분해할 수 있었다.
태양에너지를 이용하는 광촉매 분야는 기후변화에 대응할 수 있는 친환경 에너지 전환 반응으로 다가오고 있는 미래 경제에서 필수적인 공정으로 평가받고 있다.
광촉매의 성능은 효율적인 빛의 흡수, 전자-정공의 분리와 수송, 넓은 표면적에 의한 반응이 가능하게 하는 설계에 크게 의존해 내부가 빈 나노물질들이 개발됐다.
그러나 제한적인 소재와 복잡한 제조 방법으로 인해 성능 향상과 제조 방법에서 사용되는 추가적인 에너지 사용을 피하기 위한 새로운 돌파구를 찾기 위한 연구가 꾸준히 진행돼왔다.
연구진은 전기도금법으로 이종 코발트-철 나노코일을 합성한 후 전기화학적으로 디자인 된 용액 내에서 이종 금속 물질의 서로 다른 거동 차이를 이용해 원스텝 과정(one-step process)으로 다중 요크-쉘 나노코일을 포함한 8종의 나노코일을 합성했다.
합성 과정은 70℃ 이하의 온도에서 약 20분 내외가 소요됐으며 이는 기존의 요크-쉘 합성 방법에 비해 사용되는 에너지와 시간을 크게 감소시켰다.
김영근 고려대 신소재공학부 교수는 “전기화학적으로 실험 조건을 디자인해 목표한 구조의 나노소재를 간단하게 제작할 수 있다는 점에서 학문적, 기술적 의의가 있다”며 “이전에 없는 새로운 구조의 요크-쉘 나노코일은 뛰어난 광 흡수 능력, 넓은 표면적과 활성자리 제어가 필요한 에너지·환경, 바이오 분야로의 응용이 가능할 것”이라고 말했다.
이번 연구 성과는 과학기술정보통신부 중견연구자 지원사업 지원으로 수행됐다.
복현명 기자 hmbok@dailysmart.co.kr
