전북대학교는 정광운 공대 고분자나노공학과(대학원 나노융합공학과) 연구팀의 장준화 박사과정생이 새롭게 개발한 이차원 나노구조 필름을 이용해 공기 중 미세한 산성 증기를 감지할 수 있는 스마트 화학센서를 개발해 세계적인 학술지에 연구 결과를 발표했다고 18일 밝혔다.

이번 연구 결과는 재료공학 분야의 저명한 국제 학술지인 '스몰' 최신호에 표지논문으로 게재됐다.

전 세계적으로 화학 기반 산업이 발달함에 따라 공기 중 오염물질인 산성 증기를 감지할 수 있는 화학센서의 중요성이 더욱 높아지고 있다. 하지만 기존에 개발된 센서는 복잡한 구조로 돼 있어 측정이 복잡하고 비용이 많이 들며 휴대하기 어렵다는 단점을 지니고 있다. 실시간 모니터링이 가능하면서도 간단한 구조를 가지는 화학센서 기술에 대한 필요성이 대두되고 있다.

연구팀은 산 분자와 직접적인 반응을 통해 형광 변화가 일어나는 유기 단량체를 새롭게 합성했다. 합성된 단량체는 자기조립-광중합-에칭 공정을 통해 넓은 표면적을 가지면서 고차원의 구조를 가지는 필름 형태의 플랫폼으로 개발했다. 새로 제작한 필름은 가교 결합돼 구조가 유지되기 때문에 간단한 염기 처리를 통해 원상태로 회복할 수 있어 재사용성을 입증했다.

특히 분자의 배향 방향을 제어함으로써 개발한 필름 내부에 형성된 나노채널의 방향을 조절할 수 있어 산성 증기에 대한 민감도를 조절할 수 있었다. 이는 발광다이오드(LED) 칩과 방독면 등 다양한 센싱 플랫폼에 적용될 수 있으며, 간편하고 즉각적인 검출이 가능한 스마트 화학센서로 활용할 수 있다.

제1저자인 장준화 박사과정생은 “공기 중 오염물질인 산성 증기를 감지하고 반응할 수 있는 형광 소재는 센서 분야에서 활용도 및 수요가 매우 높게 전망되는 소재”라며 “논문에서 보여준 것처럼 공기 중 산성 증기를 민감하게 감지할 수 있는 형광센서는 실시간으로 시각적인 확인이 가능하기 때문에 실제 위험한 현장에서 즉각적으로 대처할 수 있는 시스템을 개발하는 데 활용이 기대된다”고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단의 기초연구실지원사업 및 중견연구자지원사업의 지원을 받아 이뤄졌다.

전주=김한식 기자 hskim@etnews.com