국내 연구팀, 금속 그물망 전기로 물의 움직임 제어 기술 개발

 

아주경제 신희강 기자 = 미래창조과학부는 국내 연구팀이 그래핀이 코팅된 미세 금속 그물망을 이용, 물의 움직임과 흐름을 전기로 자유롭게 제어하는 기술을 최초로 개발했다고 16일 밝혔다.

오일권 교수·유승화 교수 공동연구팀(한국과학기술원)은 미래부 기초연구사업(개인연구)의 지원으로 연구를 수행했으며, 이 연구결과는 국제적인 학술지 네이처커뮤니케이션(Nature Communication) 10월 31자에 게재됐다.

연구팀은 그래핀이 코팅된 금속재질의 그물망을 전극으로 사용해 전기습윤현상에 기반한 액체거동기술을 개발하였다. 순수한 물 혹은 이온성 액체 방울을 그래핀 그물망 전극의 표면에 위치시키고 구리판을 또 다른 전극으로 사용, 전압을 인가 시 액체방울 모양이 가역적으로 변화함을 보였다. 이는 정전기력 (electrostatic force)이 물 분자의 정렬 혹은 이온의 이동을 유도하여 액체방울이 전기장 방향으로 늘어나 생긴 현상이다.

그래핀의 소수성(hydrophobicity)*으로 인해 일반적으로는 그래핀이 코팅된 그물망에는 물이 투과되지 못한다. 하지만 전기장을 가할 때 물에 작용하는 정전기힘과 그물망 틈 사이에 작용하는 모세관힘의 상호작용에 기반한 젖음성 조절 메커니즘을 규명했다.

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이를 이용해 그래핀 그물망으로 가둔 물탱크의 물을 전기를 가해 내보내는 장치나, 물방울을 층층이 위치한 그래핀 그물망들의 가장 위에서 아래로 전기를 이용해 이동시키는 장치 등을 개발했다. 실험결과, 그래핀 코팅이 금속의 부식을 막아 수처리 환경에서도 장시간 사용이 가능했다.

오 교수는 “이 연구는 마이크로 수준에서 액체의 움직임과 젖음성을 제어할 수 있는 방법을 개발한 것"이라며 "방습 및 제습, 미세유체, 해수 담수화, 차세대 수(水) 처리 장치 등 다양한 분야에 적용될 수 있다"고 말했다.