황성주 교수팀, 물 속 대장균 100% 제거하는 항균소재 원천기술 개발
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- 등록일2014.05.29
- 22033
본교 연구팀이 물 속의 대장균을 15분 이내에 100% 제거할 수 있는 항균 소재의 새로운 제작 원천기술을 개발했다.
황성주 교수 연구팀은 신소재 그래핀 나노시트와 티탄산화물 나노시트를 합성한 항균소재 제작기술을 개발했다. 이번 연구는 김인영 박사(화학·나노전공)가 제1저자로 참여했으며, 화학·나노전공 박성수 교수도 함께 연구를 진행했다.
그래핀은 탄소원자로 구성된 얇은 막으로 가볍고 강하고 전기전도도가 좋아 꿈의 신소재로 알려져 있다. 티탄산화물은 티나늄과 산소로 이루어진 무기물질이다. 황교수팀은 두께가 각각 1나노미터(nm) 이하의 얇은 티탄산화물 나노시트와 그래핀 나노시트를 중첩하는 새로운 기술로 항균소재를 개발했다.
이렇게 합성한 나노시트의 표면은 대장균의 세포벽을 쉽게 파괴할 수 있도록 거칠게 형성되어 15분 안에 대장균을 100% 사멸시킬 수 있는 것이 특징이다. 이는 산화반응에 의한 대장균 사멸방식이 그래핀 소재의 경우 60분에 85%, 그래핀-티타늄산화물(입자상) 소재의 경우 100% 사멸에 80분이 걸리는 것에 비하면 속도와 효과면에서 국내 개발 항균소재 중 가장 우수한 것이다.
연구팀은 나노시트의 표면을 거칠게 형성하기 위해 박리 및 여과라는 간단하고 쉬운 방법을 적용했다. 그래핀과 티탄산화물 나노시트를 한 장씩 떼어내는 박리화 작업을 한 후에 분리된 나노시트를 여과지로 여과하여 필름에 고르게 섞어 합성한 것이다. 나노시트의 넓은 표면적은 강한 상호작용을 유도하여 기존의 나노선이나 나노입자에 비해 훨씬 더 강력한 결합을 하게 된다.
이렇게 합성된 그래핀-티탄산화물 항균소재는 유연성과 강도가 높고 광촉매 성질을 가져 수질정화를 포함한 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 연구팀은 이번에 개발한 우수 항균소재를 대기와 수질 분야의 환경정화에 활용하도록 지속적으로 연구를 추진할 계획이다.
또한 그래핀에 합성하는 무기물 소재를 티탄산화물 외에 다른 무기물로 확대 적용할 경우, 수소에너지 광촉매, 이차전지 전극소재, 반도체의 실리콘 대체소재 등으로 활용 범위가 더욱 넓어질 전망이다.
이번 연구는 한국환경산업기술원의 국가환경기술개발사업의 지원을 통해 수행되었으며, 결과는 화학 및 재료분야에서 저명한 독일의 학술지인 ‘Advanced Functional Materials’ 4월호 영문판에 표지논문으로 게재됐다.
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