UNIST(총장 조무제) 김경택(42) 교수(자연과학부) 연구팀이 공기 중 습기의 확산을 이용해 ‘3차원 다공구조 고분자 분리막’을 개발했다.

‘고분자 분리막’은 바이러스나 단백질 등의 고성능 여과 및 분리에 이용되는 재료로 높은 부가가치와 산업적 중요성을 가진다. 특히 ‘3차원 다공구조’를 가진 ‘고분자 분리막’의 경우 전자재료, 촉매 등에도 적용 가능하다. 하지만 제조 과정이 복잡하고, 부가적인 공정이 필요해 상용화가 어려웠다.

김 교수 연구팀이 개발한 ‘습기 확산 자기조립법’은 다른 공정 없이 고분자 용액을 습한 공기에 노출시켜 용액 내 습기를 확산시키는 방법이다.

성질이 다른 두 고분자를 하나의 분자로 합성한 ‘블록 공중합체’는 물과 섞이면 스스로 ‘3차원 다공 구조’를 형성하는데, 김 교수는 물대신 습기를 이용한 ‘습기 확산 자기조립법’을 통해 ‘3차원 다공구조 고분자 분리막’을 합성하는 방법을 개발했다.

김 교수의 이번 개발은 간편한 제작 공정뿐만 아니라 분리나 여과에 유리한 대면적의 평면 형태로도 제작이 가능해 주목받았다.

김 교수는 “합성 고분자를 습한 공기에 놓기만 하면 대면적의 ‘고분자 분리막’을 제작할 수 있다”며 “이번에 개발된 ‘고분자 분리막’은 신체의 체온을 전기로 변환하는 새로운 열전소자의 합성에 이용될 수 있고, 의료용 투석막, 새로운 광촉매 개발 등에도 응용 가능하다”고 말했다.

이번 연구결과는 ‘네이처’ 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)’ 에 지난 6일(금) 발표됐다. (끝)

논문 명: Mesoporous monoliths of inverse bicontinuous cubic phases of block copolymer bilayers

(그림 1) 고분자 다공막(2.5cm 지름)의 평면구조 전자현미경 사진과 다공막을 이용해 단백질 분리에 이용할 수 있음을 보이는 사진. 아래 초록, 빨간, 오렌지 색은 단백질의 종류를 보여주는 것으로 여러 단백질이 섞인 용액을 여과할 경우 특정 단백질만 걸러낼 수 있음을 보여줌.

(그림 2) 고분자다공막과 다공막의 내부구조의 모식도