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현재 일반적으로 사용되고 있는 활성탄 기반의 제독제는 독성 화학물질을 흡착만 한다. 그렇기 때문에 이 흡착된 독성 물질을 제거하는 재처리 과정에서 2차 오염 문제가 발생했다. 또 기존의 제독촉매 소재는 복잡한 유기물을 합성하는 과정이 필요해 대량생산이 어려운 한계를 갖고 있었다.
KIST 연구진은 기존 제독방법인 흡착의 한계를 넘은 직접 독성제거가 가능한 촉매 소재를 개발했다. 연구진은 금속유기물 골격체(MOF, Metal-Organic Framework) 중 가격이 저렴하고 제조방법이 간단한 ‘UiO-66’이라는 소재를 기반으로 약 100㎚ 입자크기의 MOF 합성에 성공했다. 새로 개발된 촉매는 기존 촉매의 1/6수준의 부피를 갖고 있어 부피 대비 표면적이 높아 기존 소재보다 100배 이상 높은 반응효율을 기록해 세계 최고 수준의 제독 성능을 보였다.
또 KIST 연구진은 양자화학계산을 통해 기존의 촉매소재가 일회성 사용에 그쳤던 원인을 밝혀냈다. 이는 향후 지속 사용 가능한 촉매 시스템을 개발하고 실제 코팅소재 및 방독면 등에 응용할 수 있는 밑거름이 될 것으로 기대된다.
KIST 백경열 박사는 “이번 연구를 통해 개발된 촉매소재는 화학무기의 독성을 근본적으로 제거하는 방법”이라며 “기존의 제독제와 함께 사용하면 화학무기 또는 고위험성 화학물질로부터 보다 능동적으로 국민의 생명과 안전을 지킬 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
이 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 국가과학기술연구회(NST) 민군융합기술 연구사업으로 수행됐으며 연구 결과는 촉매 분야의 국제 학술지인 ‘Applied Catalysis B: Environmental’ 최신호에 온라인 게재됐다.