원자력硏ㆍ한남대ㆍLG생활건강 공동연구 성과…원자력 산업 등 활용 기대
국내 연구진이 생명공학, 전자재료, 촉매화학, 원자력 산업 등 다양한 분야에서 첨단 소재로 활용될 수 있는 나노실리카(nano-silica)의 새로운 합성법을 개발하는 데 성공했다.
이번 개발로 산업용 및 의료용 소재로 활용 폭이 넓어지게 됐다.
김종윤 한국원자력연구원 원자력화학연구센터 박사와 한남대 유종성 교수ㆍ윤석본 박사, 박승규 LG생활건강 박사 등 산ㆍ학ㆍ연 공동연구팀은 표면에서 중심 쪽으로 수직 방향의 구멍이 규칙적으로 배열돼 있는 새로운 형태의 나노실리카를 합성하는 데 성공했다고 26일 밝혔다.
코어ㆍ셸 형태의 새로운 나노실리카는 내부 중심부분까지 활성물질이 효과적으로 전달될 수 있어 고품위 촉매, 폐기물 처리제, 약물전달체 등 첨단소재로 활용될 수 있다.
이 연구성과는 이 분야 권위지인 영국왕립학회 발간 '화학 물질 저널(Journal of Material Chemistry)' 최근호의 표지 논문으로 선정됐다.
나노실리카는 나노미터 크기의 입자와 구조를 가지도록 합성된 이산화규소(SiO2) 입자로, 기존의 구형 나노실리카는 미세한 기공이 입자 표면과 평행하게 나 있거나 기공의 방향이 불규칙해 외부 물질이 내부로 쉽게 접근하기 힘든 단점이 있었다.
공동연구팀은 주형합성법이라는 최신 나노기법을 적용, 실리카 입자가 균일한 크기의 구형 형태를 유지하면서도 표면에 2~50 나노미터(nm) 크기의 기공이 실리카 표면에서 중심을 향해 수직으로 위치하도록 함으로써 이같은 단점을 극복해냈다.
공동연구팀은 구형 실리카 입자의 표면에 계면활성제와 실리카로 이루어진 껍질(셸)을 형성시킨 뒤, 500℃의 고온에서 태워 계면활성제가 위치하고 있던 부분에 규칙적인 기공이 생성되도록 했다.
또한 대량생산에 유리하도록 고가의 특수물질을 흔히 사용되는 양이온계 계면활성제로 대체하고 13단계에 달하는 복잡한 합성공정도 대폭 개선해 이 분야 권위지의 인정을 받게 됐다.
공동연구팀이 개발한 규칙적 수직기공 구조의 나노실리카는 고품위 타이어와 종이 충진제, 약물 저장 및 전달체 등 의료용 재료와 연마제, 센서 등 전자재료, 유해물질 제거 및 에너지 변환 촉매담체 등 환경소재로 활용할 수 있고 다양한 재질의 나노구조체 합성을 위한 모체로도 이용이 가능한 매력적인 첨단소재다.
한국원자력연구원은 이 기술을 핵사찰 분석용 표준입자 제조, 방사선 기술 융합형 공정 기술에 필요한 표준입자 제조, 방사성 폐기물 제거용 담체 제조 등 원자력 분야에 다양하게 활용하기 위한 연구를 수행하고 있다.
이번 연구는 한남대 유종성 교수팀이 지난 2002년에 처음 발표한 구형 탄소나노 소재 산업화 연구의 후속연구로 시작돼 과학기술부 원자력연구개발사업, 신화학공정기술사업, BK21사업과 산업자원부 산업기술개발사업 등의 지원을 받아 수행한 산ㆍ학ㆍ연 공동연구로 5년여 동안의 노력 끝에 결실을 맺은 것이다.
나노실리카의 시장규모는 산업용 소재의 경우 2005년 세계시장 규모는 약 6000억원, 국내시장 규모는 600억원에 이른다.
의약품 소재의 경우 2005년 세계시장 규모가 54조원이 이르렀고, 국내시장도 2001년 2000억원에서 2005년 1조원으로 가파르게 증가하고 있다.
