수소와 중수소를 분리하는 강력한 물질이 개발됐다.
UNIST(총장 정무영) 자연과학부의 문회리 교수팀은 다공성 물질인 '금속-유기 골격체(MOF)'에 간단한 처리를 해 중수소를 효율적으로 분리하는 시스템을 개발했다. 이번 연구는 오현철 경남과기대 교수, 마이클 허셔 막스플랑크연구소 박사팀이 공동으로 진행했으며 강성구 울산대 교수가 참여했다.
이번에 개발한 시스템은 핵융합 원료인 중수소를 분리하는 원리인 '운동 양자체(KQS) 효과'와 '화학적 친화도 양자체 효과'를 동시에 구현한 최초의 기술로 주목받고 있다. 이 내용은 미국화학회지(JACS) 온라인 9월 23일자로 공개됐으며, 그 중요성을 인정받아 표지 논문으로 선정됐다.
이번 연구에 제1저자로 참여한 김진영 UNIST 자연과학부 석박사통합과정 연구원은 "쌀과 좁쌀을 체로 쳐서 분리하듯 중수소와 수소를 양자체에 통과시켜 골라낸다고 생각하면 된다"며 "쌀과 좁쌀은 크기 차이를, 중수소와 수소는 양자 차이를 이용한다"고 했다.
지금까지 중수소 분리 기술에는 화학적 친화도 양자체 효과와 운동 양자체 효과를 각각 쓰는 전략이 시도됐다. 그런데 문회리 교수팀은 두 양자체 효과를 한 시스템에서 구현하는 전략을 제안했다. 둘을 합쳐 시너지 효과를 얻은 것이다.
문회리 교수는 "기존에도 양자체 효과를 이용해 중수소를 분리하는 아이디어는 있었지만, 두 양자체 효과를 동시에 가진 분리 시스템은 아직 보고되지 않았다"며 "지구상에서 귀한 자원인 중수소를 얻는 획기적인 기술이 될 것"이라고 밝혔다.
이번 연구는 한국연구재단이 주관하는 우수과학연구센터, 핵융합기초연구사업, 신진연구자지원사업 등의 지원으로 수행됐다. 김미영기자 myidaho@