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[김 민 교수] 효율적이고 안정적으로 물질을 저장하는 소재를 만들다! 상세보기
[김 민 교수] 효율적이고 안정적으로 물질을 저장하는 소재를 만들다!
[김 민 교수] 효율적이고 안정적으로 물질을 저장하는 소재를 만들다!의 사진 1

 

물을 쭉 빨아들이는 스펀지처럼, 공기 중의 이산화 탄소만 선택적으로 흡수하는 소재가 가능하다? 화석 연료의 사용에서 발생하는 오염 물질을 줄이는 것은 너무나 필요한 기술이고, 이를 위해 많은 연구가 진행되고 있다.
그런데 얼마 전 화학 분야에서 새로운 시도가 있었다. 금속-유기 골격체와 고분자의 연결을 통해 언젠가 현실이 될지도 모르는 분자 스펀지의 가장 기반이 되는 물질을 연구한 김민 교수를 만나보았다.

 


[기       자] 먼저, 지난 9월 ‘이달의 연구자’로 선정되신 것을 축하드립니다.

충북대학교는 성과가 우수한 연구자를 발굴하여 연구자의 권위와 명예를 드높이고, 자율적인 연구 환경 조성 및 분위기 고취와 연구경쟁력 향상을 도모하기 위해 ‘이달의 연구자’를 추진하고 있습니다.

지난 9월‘이달의 연구자’선정과 더불어 10월 젊은 무기화학자 상을 받으신 것도 축하드립니다. 소감 한 말씀 부탁드립니다.

[김 민 교수] 이달의 연구자는 학내 모든 학문 분야에서 한 명을 선정하여 주시는 상이기에 제가 선정된 것을 큰 영광으로 생각합니다.

또한, 젊은 무기화학자 상은 우리나라에서 화학을 하시는 모든 분이 소속돼 있는 ‘대한화학회’라는 큰 단체에서 준 상으로 과분하게 생각합니다.

무엇보다 항상 다양한 연구 주제에 대하여 함께 열심히 연구를 진행해준 연구실 졸업생들과 현재 대학원생들 덕분에 이런 명예로운 상을 받을 수 있었던 것 같습니다. 감사합니다.
 




[기       자] 피인용 지수(Impact Factor) 46.2, 학문 분야별 IF값 상위 0.8%의 국제 저명 학술지인 「Chemical Society Reviews」에 ‘Covalent connections between metal-organic frameworks and polymers including covalent organic frameworks(금속-유기 골격체와 고분자 및 공유결합성 유기 골격체 사이의 공유 결합 연결)’이라는 논문을 발표하셨습니다.

논문에 대해 간단하게 설명 부탁드립니다.

[김 민 교수] 이번 연구의 핵심은 우리 생활에서도 널리 사용되는 플라스틱 소재와 화학 분야의 다공성 신소재인 금속-유기 골격체를 묶어 연결한 것입니다. 금속-유기 골격체는 스펀지 같은 물질이라고 생각하시면 됩니다.

화합물이고, 구조체인데 중간에 매우 미세한 구멍이 무수히 많이 뚫려 있어서, 물질 저장이나 분리 등의 응용 분야에서 관심 받는 물질입니다.

단어에서도 느껴지듯이 메탈 금속과 유기물 알갱이가 섞여 있는 화학-스펀지라고 보시면 될 것 같습니다.

특히, 이번 연구를 통해 금속-유기 골격체가 수분 환경이나 산/염기 조건에서 안정성이 낮다는 단점을 극복할 수 있었습니다.

우리 팀이 만든 이 스펀지 소재는 중간중간에 금속이 들어 있는데, 이 금속들은 보통 수분에 취약합니다. 반면, 플라스틱 소재는 수분 조건에서 구조를 잘 유지합니다.

우리는 분자 스펀지를 플라스틱에 싸면 수분이나 공기에 대한 안정성이 증가할 테니 수명이 늘어나고 오래 쓸 수 있는 물질을 만들 수 있다는 컨셉으로 연구를 진행했습니다.

정리하자면 금속-유기 골격체를 고분자 소재와 공유 결합으로 튼튼하게 연결함으로써 수분 환경이나 산/염기 조건에서의 안정성을 높일 수 있었고, 동시에 소재의 다양성을 확장할 수 있다는 것을 정리한 것입니다.

 


[기       자] 이번 연구 결과가 일상생활에 어떻게 활용될 수 있을지 알고 싶습니다.


[김 민 교수] 일상생활에 활용할 수 있는 예를 들자면 이산화 탄소의 선택적 포집에 사용될 수 있습니다.

이산화 탄소가 발생하는 발전소나 제철소 등의 굴뚝에서는 여러 종류의 기체가 배출되는데, 여기에 이산화 탄소를 좋아하는 금속-유기 골격체를 설치하여 이산화 탄소를 포집하는 기술입니다.

다만, 이런 흡착제의 성능과 안정성을 높여야 하고, 가격 경쟁력을 더 높여야 우리 일상생활에 사용할 수 있을 것으로 생각됩니다.

또한, 요즘 휴대기기나 전기자동차 배터리 수명에 관한 연구도 활발히 진행되는데, 더 효율적으로 전극을 분리하고, 전하를 이동시키는 소재 개발도, 이런 다공성 소재를 이용하여 많이 진행되고 있습니다.

이때 역시 다공성 소재의 수명과 안정성이 중요한 요소이기에, 이번 연구가 활용될 수 있습니다.

 

[기       자] 이번 연구는 타 대학의 김진영 교수의 연구팀이 함께 참여했다고 알고 있습니다. 공동연구를 수행하게 된 계기나 과정이 있을까요?

또한 공동연구이기 때문에 각자 맡은 역할이 달랐을 것으로 예상되는데요.

각자의 역할과 연구 진행 방식이 궁금합니다.

[김 민 교수] 저는 유기화학 전공이고, 서울대 김진영 교수님은 주요 연구 분야가 무기화학입니다.

이번 연구에 핵심 소재인 금속-유기 골격체를 이루고 있는 각각의 구성 요소, 유기물과 무기물의 전문가가 융합하여 연구를 진행하고 공동으로 논문을 발표했다고 생각하시면 될 것 같습니다.

서울대 연구실이나 우리 연구실 모두 각자의 관심 소재를 합성할 수 있는 연구시설을 갖추고 있어, 연구를 진행하여 합성한 소재를 보내주기도 하고, 서로 방문하여 함께 연구하였습니다.
 




[기       자] 앞으로의 연구계획과 목표가 궁금합니다.

[김 민 교수] 우리 연구실은 가장 기본이 되는 분자 소재를 연구하는 곳입니다.

일상생활에 직접 사용되는 물질을 생산하지는 않지만, 그에 기반이 되는 여러 기초 소재들을 직접 합성하고 연구하고 있습니다.

이렇게 만들어 낸 소재들이 앞으로 10년 뒤 우리 생활에 직접 사용될 것이라고 믿고, 의약품 원료부터 에너지 소재까지 더 나은 기능을 가진 물질을 개발하는 것이 연구계획이며 목표입니다. 




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