포스텍 機能性武器材料化學硏究室
무게가 1그램(g)에 不過하지만 이 物質의 表面的은 最大 5000㎡에 達한다. 2g만으로도 왠만한 運動場을 다 덮고도 남을 만큼 表面的이 相當하다. 바로 多孔性 金屬有機構造體(Metal-organic Framework·MOF)가 主人公이다. 多孔性 MOF에는 微細한 구멍이 數도 없이 많아 이를 모두 펼치면 表面的이 想像을 超越할 程度로 커진다.
多孔性 MOF는 金屬 이온과 遺棄 리간드가 다양한 形態로 連結돼 1次元이나 2次元, 3次元 構造體를 이룬다. 多樣한 金屬과 有機 分子를 디자인하면 願하는 性質을 附與할 수 있는 게 가장 큰 特性이다. 여러 블록 組合을 利用해 집이나 飛行機도 만들어내는 레고와 類似한 槪念이다.
박선아 포스텍 化學科 敎授가 이끄는 ‘機能性武器材料化學硏究室’은 多樣한 MOF를 디자인하고 이를 應用하기 위한 硏究를 進行하고 있다. MOF를 만들 때 使用하는 金屬이나 有機 리간드를 블록으로 생각해보면 블록 自體에 따라 特性이 달라지거나 이들이 모였을 때 全혀 생각하지 못한 模樣이나 特性이 나오는 것처럼 다양한 金屬과 遺棄 리간드를 材料로 생각하지 못했던 特性을 내는 MOF를 디자인하고 合成해 應用 分野를 찾아내는 硏究다.
MOF는 만드는 材料에 따라 表面的이 달라지기 때문에 더 많은 物質을 效率的으로 貯藏할 수 있는 硏究가 活性化되고 있다. 水素를 貯藏하거나 有毒 物質을 安全하고 保管, 貯藏, 運搬하는 硏究가 代表的이다.
박선아 敎授의 機能性武器材料化學硏究室은 여기서 한걸음 더 나아간다. 電子나 이온이 傳達되는 電氣傳導性이 있는 物質를 디자인하는 硏究를 進行하고 있다. 구멍이 워낙 많은 MOF에서 電子나 이온이 移動하는 것은 어찌 보면 無謀한 挑戰이다. 特히 金屬 이온과 遺棄 리간드가 連結되면 에너지 差異가 나기 때문에 電子가 移動하기 어렵다.
朴 敎授의 機能性武器材料化學硏究室은 表面的이 큰 同時에 電氣가 잘 통하는 MOF 構造를 디자인하는 硏究에 集中하고 있다. 이렇게 만들어진 MOF 物質을 對象으로 배터리의 새로운 兩極財나 電氣化學 觸媒 等으로 活用할 수 있는 硏究를 進行中이다.
機能性武器材料化學硏究室은 表面的이 큰 同時에 電氣가 잘 통하는 MOF 構造를 디자인하는 硏究에 集中한다.
窮極的으로는 世上에 없는 全혀 새로운 構造를 지닌 物質을 MOF 技術로 合成해내는 게 硏究室의 目標다. 이 物質의 特性을 豫測해 材料를 設計하고 材料의 物性과 構造間 相關關係를 硏究해 에너지 貯藏 및 電氣化學 觸媒 産業에 適用하려는 것이다.
朴 敎授는 “MOF에 對한 엑스레이 構造 分析을 통해 物質의 正確한 構造를 把握할 수 있는 게 宏壯히 魅力的”이라며 “實際로 새롭게 디자인해서 만든 物質이 어떤 性能을 띠는지 直接 實驗해 보면서 알아가는 過程의 硏究의 興味를 느낄 수 있다”고 說明했다.
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