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KIST, 화학무기 독성 제거 ‘코팅형 제독소재’ 개발 2022-11-10
한음표 기자 hup@mtnews.net


▲ 한국과학기술연구원(KIST) 백경열 책임연구원 팀이 가공과 코팅이 용이한 제독용 복합소재 개발에 성공했다. (사진) KIST 서진영 박사후연구원(제1저자)가 스프레이를 이용한 제독 촉매 코팅층을 형성하고 있다.



[기계신문] 고독성 유기화합물은 무색무취의 특성을 가지며 극소량으로 대량학살이 가능하여 전 세계적으로 화학무기금지협약을 통해 사용을 금지하고 있다. 그럼에도 불구하고 최근 화학무기를 사용한 사례가 발생하여 이에 대응하기 위한 방호소재 개발의 필요성이 대두되고 있다.


현재 주로 활성탄을 사용하여 독성 화학물질을 흡착하는 보호의 및 방독면으로 화학무기에 대응하고 있으나, 2차 오염 등의 문제가 있어 독성을 원천적으로 제거할 수 있는 제독촉매의 개발이 요구된다.


이런 가운데, 한국과학기술연구원(KIST) 물질구조제어연구센터 백경열 책임연구원 연구팀이 지난 2019년 나노기반 제독촉매를 개발한 데 이어, 가공과 코팅이 용이한 제독용 복합소재 개발에 성공했다.


기존에 개발한 금속유기골격체(Metal-Organic Framework, MOF) 제독촉매는 제독 성능은 높지만 모래와 같이 부서지는 입자 형태로 되어 있어 군복 및 군용장비 코팅에 실용화하지 못하고 있었다.



▲ 기능성 고분자 지지체와 나노제독촉매를 활용한 코팅소재 개발 전략 및 화학무기 분해에 관한 모식도



백경열 책임연구원 연구팀은 이러한 문제를 극복하기 위해 기능성 고분자를 설계하고 이를 제독촉매와 혼합함으로써 필름, 섬유 등의 형태로 가공할 수 있으면서도 성능을 유지할 수 있는 신개념 제독기술을 개발하였다.


연구팀은 기존에 개발했나노미터 수준의 지르코늄(Zr) 기반 제독촉매의 높은 반응성을 유지하면서 가공성을 향상시키는 기능성 고분자형 지지체를 신규로 개발하여 이를 혼합한 복합소재를 제독촉매로 이용하였다.


군복 및 군용장비의 스프레이 공정에 복합소재를 적용하여 제독 코팅층을 형성하고, 실제 화학무기인 신경작용제 소만(GD)을 이용하여 제독성능을 테스트한 결과, 개발한 소재가 제독용 코팅소재로 실증 적용이 가능한 것으로 확인하였다.



▲ KIST 연구진이 개발한 제독촉매 분말(좌)과 제독촉매를 유리에 코팅한 소재(우)



KIST 백경열 책임연구원은 “기존에 보고된 전기방사법이 아닌 단순 스프레이 공정을 통해 넓은 면적까지 빠른 속도로 코팅이 가능하며 화학무기의 독성을 손쉽게 제거할 수 있다는 것이 이번 연구의 차별점”이라고 설명했다.


그러면서 “스프레이 코팅을 통하여 유사시 군복과 군용장비에 사전 제독뿐만 아니라 오염된 부분의 사후 제독도 가능하여 보다 효과적으로 화학무기 또는 고독성 화학물질로부터 군인 및 국민의 생명과 안전을 지킬 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.


이번 연구는 KIST 안보·재난안전기술단과의 협력으로 기관고유사업(K-DARPA) 및 과학기술정보통신부의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 복합체 분야 국제학술저널 ‘ACS Applied Materials & Interfaces’ 최신호에 온라인 게재되었다.


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한음표 기자 hup@mtnews.net

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