KIST, 독성화학물질 제독효과 높은 물질 개발...산업폐기물 독성 제거에도 활용 가능

화생방 무기 중 방사성물질로 만들어지는 핵무기는 국제적으로 제조와 생산이 엄격하게 규제되고 있다. 그렇지만 생물학 무기는 물론 화학무기도 ‘화학무기금지조약’으로 국제적으로 규제되고 있지만 핵무기에 비해 손쉽게 만들 수 있어 가난한 나라나 테러리스트들에게 활용될 가능성도 높아 ‘가난한 나라의 핵무기’라고 불리고 있다. 실제로 광신적 종교집단이나 테러리스트들은 화학무기를 이용한 테러를 계획하는 경우가 많다. 이들 무기에 대해 신속하고 효과가 높은 방호체계를 갖추는 것이 중요하다.

국내 연구진이 기존 제독 촉매보다 효과적인 제독제를 개발해 주목받고 있다.

한국과학기술연구원(KIST) 물질구조제어연구센터 백경열 박사팀은 지르코늄(Zr) 나노입자를 이용해 독성물질을 거의 완벽하게 제독할 수 있는 촉매 대량합성 기술을 개발했다고 12일 밝혔다. 민군융합기술 연구의 일환으로 진행된 이번 연구결과는 화학 분야 국제학술지 ‘응용 촉매 B:환경’ 최신호에 실렸다.현재 사용되고 있는 제독제는 활성탄을 기반으로 하고 있다. 문제는 독성물질이 흡착된 제독제를 제거하는 재처리 과정에서 2차 오염문제가 발생할 가능성이 크다는 점이다. 또 활성탄 기반 제독제는 복잡한 유기물 합성 과정 때문에 대량생산이 어렵다는 단점도 있다.

연구팀은 나노미터 수준의 지르코늄 입자로 구성된 ‘UiO-66’라는 소재를 이용해 100㎚(나노미터) 크기의 금속유기물 골격체(MOF)를 합성했다. 이번애 개발된 MOF 촉매는 기존 활성탄 촉매보다 부피는 6분의 1 수준이고 표면적은 넓어 반응효율은 100배 우수한 것으로 나타나 세계 최고 수준의 제독 성능을 보였다.

또 연구팀은 양자화학으로 계산해 촉매반응 메커니즘을 해석함으로써 기존 제독 촉매가 일회성 사용에 그쳤던 원인도 밝혀냈다.

백경열 박사는 “이번에 개발한 촉매는 화학물질의 독성을 근본적으로 제거할 수 있어 기존 활성탄 기반 제독제와 함께 사용할 경우 완벽에 가깝게 화학무기 독성을 없앨 수 있을 것”이라며 “실증화 작업을 거쳐 차세대 방호복, 방독면 개발은 물론 독성이 강한 산업폐기물 처리에도 적용할 수 있을 것으로 본다”고 설명했다.유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr