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[여성종합뉴스/이경문기자] 국내 연구진이 유해 중금속인 납(Pb) 이온과 유기물 연결체인 켐프 트라이산(Kemp’s triacid)을 결합하여 층상 구조를 지니는 결정성 고체 화합물을 개발하고 그 구조를 최초로 규명했다.

 
중앙대 화학과 옥강민 교수 연구팀은 중금속을 선택적으로 인지하는 것으로 알려져 있는 비대칭 구조의 켐프 트라이산을 용매열 반응 조건하에서 납 이온과 결합시켜, 층상의 새로운 결정성 납-유기물 구조체(이하 CAUMOF-17, Chung-Ang University 메탈-Organic Framework-17)를 개발했다.

 
연구팀은 확장된 층상 구조를 지니는 납과 켐프 트라이산 복합체의 구조를 최초로 밝혀냄으로써 중금속 이온들이 유기 분자 인지 물질에 어떻게 결합하는 지에 대한 구체적인 정보를 알게 됐으며, 이를 통해 앞으로 유해한 중금속을 선택적으로 인지, 결합, 제거할 수 있는 재료 물질들을 체계적으로 고안하는데 활용할 수 있게 되었다.

 
CAUMOF-17의 내부에는 작은 기체가 들어갈 수 있는 공간이 존재해 이산화탄소를 선택적으로 흡착하는 특성이 있음이 밝혀짐으로써, 관련 메커니즘 연구를 통해 이산화탄소 기체의 센싱, 흡착, 포집 연구에도 활용할 수 있을 것으로 보인다.

 
CAUMOF-17은 섭씨 300도의 고온에서도 결정성을 유지하는 열적 안정성을 보이며, 중심 금속에 배위되어 있는 용매 분자는 가역적으로 배위될 수 있을 뿐만 아니라, 긴 사슬의 유기물 분자가 금속에 배위되면서 층 사이로 삽입될 수 있다는 것이 확인되어, 열적 안정성을 지니는 새로운 촉매를 개발할 수 있는 길을 열게 되었다.

 
연구팀은 또한 CAUMOF-17이 합성되는 조건에서 X-선 회절법과 원소 분석을 이용, 또 다른 유해 중금속인 카드뮴(Cd) 이온이 매우 선택적으로 켐프 트라이산과 함께 결정화된다는 것을 규명했다.

 
옥강민 교수는 “이번에 개발한 재료 물질의 연구는 유해 중금속 이온을 선택적으로 인지할 수 있는 센서 개발, 이산화탄소의 선택적 흡착 및 포집, 새로운 촉매 및 약물 전달 물질 개발 등 산업 전반에 걸쳐 다양한 방법으로 활용할 수 있을 것으로 보인다”고 전했다.

 
옥강민 교수가 연구 책임자, 중앙대 대학원 석사과정에 재학중인 김샛별씨가 제1저자, 중앙대 화학과 장석규 교수가 공동 연구자로 참여한 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업(핵심연구)의 지원을 통해 진행됐으며, 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발행하는 세계적인 권위의 과학 저널 ‘케미컬 커뮤니케이션즈(Chemical Communications)’ 2015년 8월호에 게재됐다.