▲ 탄소 페인트를 이용하여 그린 광학 이미지.

간단한 용액을 오염된 물과 물질에 뿌려 육안으로 오염물질을 확인하고 제거할 수 있는 길이 열렸다.

한국기초과학지원연구원(원장 정광화, 이하 ‘KBSI’)은 이주한 KBSI 박사팀과 이영철 가천대학교 교수 연구팀이 함께 ‘탄소페인트’를 개발했다고 지난 27일 밝혔다.

또한 새롭게 개발된 탄소페인트는 대량 제조까지 성공했다.

‘탄소페인트’는 페인트처럼 물질 표면에 칠하는 것이 가능하며, 다른물질과 혼합도 할 수 있다. 특히 물에 균일하게 용해가 가능해 오염된 물에 빛의 투과 효율을 높여 오염물을 쉽게 제거할 수 있다.

중금속 및 유기염료를 대체할 차세대 발광 재료로 각광받고 있는 탄소나노 물질은 낮은 독성, 뛰어난 화학적·광학적 안정성을 가지기 때문에 환경, 에너지 및 바이오 분야에서 많이 연구되고 있는 물질이다.

하지만, 기존에 연구된 다양한 형태(나노선, 나노튜브, 나노리본 등)의 탄소나노물질은 제조공정이 복잡하여 대량생산에 어려움이 있어 생물학 및 환경 공학 분야에서 다양한 형태로 응용하기 위해서는 액체와 고체의 성질이 동시에 나타나는 점탄성을 지닌 새로운 탄소물질이 필요하였다.

이러한 물질을 개발하기 위해 이주한 박사팀은 생체적합성이 좋고 저렴한 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol, PEG)을 기본 재료로 실온에서 초음파 단일 공정을 수행하여 페인트 형태의 발광 탄소나노점을 대량 제조하는데 성공하였다.

또한, 이를 수처리 실험을 통해 물속에 용해된 탄소 페인트가 외부에서 비추는 광원(자외선 또는 가시광)의 투과율을 높여 광촉매가 높은 효율로 오염물을 분해하는 것을 확인하였다.

이번 성과는 상업화가 가능한 단일공정을 통해 자외선 및 가시광에서 높은 발광 특성을 가지고 물리적인 제약이 없는 액상의 ‘탄소 페인트’를 대량으로 제조했다는 데 의의가 있다.

이번 연구성과를 주도한 이현욱 박사는 “이번 연구를 통해 개발한 탄소나노 기술은 상업화가 가능한 원천기술로 수질 정화 등의 환경분야 뿐 아니라 바이오 등 다양한 분야에서 활용될 것
으로 기대한다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 KBSI 이주한 박사팀과 가천대학교 이영철 교수 연구팀의 공동연구로 진행되었으며, 연구 결과는 ‘네이처-사이언티픽 리포츠(Nature-Scientific Reports) 誌’에 7월 23일자로 게재되었다.