원자력에 화공 접목…새 영역 개척
고품질 나노실리카 합성법 개발
대량생산ㆍ합성공정 개선 등 성과
다방면서 활용 가능한 첨단 소재
영국 권위지에 표지 논문 장식
"원자력 분야는 저에게 있어 새로운 연구의 기회이며 그동안의 경험을 마음껏 펼칠 수 있는 성공적인 연구개발을 할 수 있는 기회의 무대이기도 합니다."
최근 생명공학, 전자재료, 촉매화학, 원자력 산업 등 다양한 분야에서 첨단소재로 활용할 수 있는 나노실리카의 새로운 합성법을 개발한 한국원자력연구원 원자력화학연구센터 김종윤 박사은 `원자력에 대한 매력'에 대해 이같이 말했다.
김 박사는 한국과학기술원(KAIST)에서 화학공학 박사학위를 받은 뒤 국내 굴지의 대기업 연구소에서 화학공학 관련 연구개발을 해 온 `화학공학분야 전문가'다. 그는 화학공학을 원자력 산업에 접목하기 위한 꿈을 품고 지난 2004년 말 원자력연구원에 새 둥지를 틀었다. 그리고 불과 2년이 채 못돼 고품질 나노실리카 합성법을 개발하는 연구성과를 냈다.
김 박사는 "대기업 연구소에 있으면서 항상 내가 하고 있는 연구가 `과연 돈이 되는 연구인가'라고 스스로 반문하는 등 보이지 않는 강박관념에 사로잡혀 제대로 된 연구결과를 내지 못했으나 다행히 원자력연구원으로 옮겨 그간의 연구를 지속적으로 할 수 있는 여건이 마련돼 지금과 같은 연구성과를 낸 것 같다"고 설명했다.
나노실리카는 나노미터 크기의 입자는 물론 나노미터 수준의 미세구조 제어에 의해 합성된 실리카를 통칭하는 말로, 밀리미터 크기의 입자라도 내부에 나노수준의 기술이 적용된 기공을 포함하고 있을 경우에도 나노실리카 범주에 포함한다. 김 박사가 개발한 나노실리카 합성법은 표면에서 중심쪽으로 수직방향의 구멍이 규칙적으로 배열돼 있는 새로운 형태의 나노실리카를 제조해 낸 것. 이 나노실리카는 코어/셸 형태로 내부 중심부분까지 활성물질이 효과적으로 전달될 수 있어 고품위 촉매, 폐기물 처리제, 약물전달체 등 첨단소재로 활용할 수 있는 전기를 마련하게 됐다.
기존의 구형 나노실리카는 미세한 기공이 입자 표면과 평행하게 나 있거나 기공의 방향이 불규칙해 외부 물질이 내부로 쉽게 접근하기 힘든 단점을 갖고 있었다. 그러나 김 박사는 주형합성법이라는 최신 나노기법을 적용, 실리카 입자가 균일한 크기의 구형 형태를 유지하면서도 2~50nm 크기의 기공이 실리카 표면에서 중심으로 수직으로 위치하도록 함으로써 이 같은 단점을 극복해 냈다.
또한 구형 실리카 입자의 표면에 계면활성제와 실리카로 이뤄진 껍질(셸)을 형성시킨 뒤 섭씨 500도의 고온에서 태워 계면활성제가 위치하고 있던 부분에 규칙적인 기공이 생성되도록 했다. 이밖에 대량생산을 할 수 있도록 고가의 특수물질을 흔히 사용되는 양이온계 계면활성제로 대체하고 13단계에 달하는 복잡한 합성공정도 대폭 개선해 이 분야 권위지인 영국왕립학회가 발간하는 `Journal of Materials Chemistry' 표지 논문에 선정되기도 했다.
김 박사는 "이번에 개발한 나노실리카는 고품위 타이어, 종이 충진제, 약물저장 및 전달체 등 의료용 재료와 연마제, 센서 등 전자재료, 유해물질 제거 및 에너지 변환 촉매 담체 등 환경소재로 활용할 수 있고 다양한 재질의 나노구조체 합성을 위한 모체로도 이용이 가능한 매력적인 첨단소재"라고 강조했다.
이런 점을 감안해 원자력연구원은 이 기술을 핵사찰 분석용 표준입자 제조, 방사선 기술 융합형 공정기술에 필요한 표준입자 제조, 방사성 폐기물 제거용 담체 제조 등 원자력 분야에 다양하게 활용될 수 있는 연구를 수행하고 있다.
한편 나노실리카의 시장규모는 산업용 소재의 경우 2005년 세계시장의 경우 6000억원, 국내는 600억원에 이르고 있으며 의약품 소재의 경우는 세계시장 규모가 54조원, 국내 시장은 1조원으로 매년 가파른 증가세를 보이고 있다.
고품질 나노실리카 합성법 개발
대량생산ㆍ합성공정 개선 등 성과
다방면서 활용 가능한 첨단 소재
영국 권위지에 표지 논문 장식
"원자력 분야는 저에게 있어 새로운 연구의 기회이며 그동안의 경험을 마음껏 펼칠 수 있는 성공적인 연구개발을 할 수 있는 기회의 무대이기도 합니다."
최근 생명공학, 전자재료, 촉매화학, 원자력 산업 등 다양한 분야에서 첨단소재로 활용할 수 있는 나노실리카의 새로운 합성법을 개발한 한국원자력연구원 원자력화학연구센터 김종윤 박사은 `원자력에 대한 매력'에 대해 이같이 말했다.
김 박사는 한국과학기술원(KAIST)에서 화학공학 박사학위를 받은 뒤 국내 굴지의 대기업 연구소에서 화학공학 관련 연구개발을 해 온 `화학공학분야 전문가'다. 그는 화학공학을 원자력 산업에 접목하기 위한 꿈을 품고 지난 2004년 말 원자력연구원에 새 둥지를 틀었다. 그리고 불과 2년이 채 못돼 고품질 나노실리카 합성법을 개발하는 연구성과를 냈다.
김 박사는 "대기업 연구소에 있으면서 항상 내가 하고 있는 연구가 `과연 돈이 되는 연구인가'라고 스스로 반문하는 등 보이지 않는 강박관념에 사로잡혀 제대로 된 연구결과를 내지 못했으나 다행히 원자력연구원으로 옮겨 그간의 연구를 지속적으로 할 수 있는 여건이 마련돼 지금과 같은 연구성과를 낸 것 같다"고 설명했다.
나노실리카는 나노미터 크기의 입자는 물론 나노미터 수준의 미세구조 제어에 의해 합성된 실리카를 통칭하는 말로, 밀리미터 크기의 입자라도 내부에 나노수준의 기술이 적용된 기공을 포함하고 있을 경우에도 나노실리카 범주에 포함한다. 김 박사가 개발한 나노실리카 합성법은 표면에서 중심쪽으로 수직방향의 구멍이 규칙적으로 배열돼 있는 새로운 형태의 나노실리카를 제조해 낸 것. 이 나노실리카는 코어/셸 형태로 내부 중심부분까지 활성물질이 효과적으로 전달될 수 있어 고품위 촉매, 폐기물 처리제, 약물전달체 등 첨단소재로 활용할 수 있는 전기를 마련하게 됐다.
기존의 구형 나노실리카는 미세한 기공이 입자 표면과 평행하게 나 있거나 기공의 방향이 불규칙해 외부 물질이 내부로 쉽게 접근하기 힘든 단점을 갖고 있었다. 그러나 김 박사는 주형합성법이라는 최신 나노기법을 적용, 실리카 입자가 균일한 크기의 구형 형태를 유지하면서도 2~50nm 크기의 기공이 실리카 표면에서 중심으로 수직으로 위치하도록 함으로써 이 같은 단점을 극복해 냈다.
또한 구형 실리카 입자의 표면에 계면활성제와 실리카로 이뤄진 껍질(셸)을 형성시킨 뒤 섭씨 500도의 고온에서 태워 계면활성제가 위치하고 있던 부분에 규칙적인 기공이 생성되도록 했다. 이밖에 대량생산을 할 수 있도록 고가의 특수물질을 흔히 사용되는 양이온계 계면활성제로 대체하고 13단계에 달하는 복잡한 합성공정도 대폭 개선해 이 분야 권위지인 영국왕립학회가 발간하는 `Journal of Materials Chemistry' 표지 논문에 선정되기도 했다.
김 박사는 "이번에 개발한 나노실리카는 고품위 타이어, 종이 충진제, 약물저장 및 전달체 등 의료용 재료와 연마제, 센서 등 전자재료, 유해물질 제거 및 에너지 변환 촉매 담체 등 환경소재로 활용할 수 있고 다양한 재질의 나노구조체 합성을 위한 모체로도 이용이 가능한 매력적인 첨단소재"라고 강조했다.
이런 점을 감안해 원자력연구원은 이 기술을 핵사찰 분석용 표준입자 제조, 방사선 기술 융합형 공정기술에 필요한 표준입자 제조, 방사성 폐기물 제거용 담체 제조 등 원자력 분야에 다양하게 활용될 수 있는 연구를 수행하고 있다.
한편 나노실리카의 시장규모는 산업용 소재의 경우 2005년 세계시장의 경우 6000억원, 국내는 600억원에 이르고 있으며 의약품 소재의 경우는 세계시장 규모가 54조원, 국내 시장은 1조원으로 매년 가파른 증가세를 보이고 있다.
