이달의 과학기술인상에 김기현 한양대 교수

이달의 과학기술인상 6월 수상자로 김기현 한양대학교 건설환경공학과 교수를 선정했다고 과학기술정보통신부와 한국연구재단은 6일 밝혔다.

과기정통부와 연구재단에 따르면 김기현 교수는 휘발성이 강하고 실내 고농도로 존재할 경우 발암 등의 문제를 일으키는 대기오염물질(VOC)과 악취 성분을 효과적으로 제어 관리하기 위해 기존의 환경 분석 시스템을 개선했다.

또 금속과 유기물을 결합해 공극과 표면적의 크기를 극단적으로 확장한 금속유기골격체(MOF) 등 신소재를 개발해 대기 질 개선의 과학적 토대를 마련했다.

현재의 공기청정기술은 분진 제거 효과는 탁월하지만 VOC 등의 오염 물질을 감지하고 제어하는 데는 한계가 있다.

공기청정기를 이용한 미세먼지와 폼알데하이드 가스 제거효율 평가 결과. (두 개의 제품을 각각 10분 구동 후 제거율 판정) 공기청정기 사용 시 미세먼지 제거효율은 98% 이상으로 만족할 수준이다. 그러나 가스 상태로 존재하는 벤젠이나 폼알데하이드 같은 유해물질들은 50% 이상 제거하기 어렵다. 따라서 연구진은 다양한 신소재를 합성하고 그와 관련한 여러 가지 복합물질을 개선해 기존 소재들이 지닌 한계를 뛰어넘을 수 있는 대안을 모색했다. 특히, 금속유기골격체(MOF)와 같은 다공성 신소재는 여러 가지 변형을 통해, 대기질 정화와 관련한 연구에서 다양한 연구성과를 도출하는데 일조하고 있다.

휘발성 유기화합물질은 강한 휘발성과 낮은 반응성 때문에 일반적인 흡착, 촉매 처리기술로는 효과적인 제어가 어렵다. 또 ppm의 1천분의 1에 불과한 ppb 수준의 낮은 농도로 존재하기에 초고감도, 초고선택도, 재현성 등을 갖춘 정밀한 감지 시스템 개발이 필요하다.

김기현 교수는 생활환경의 다양한 대기오염 물질과 유해물질의 위해성을 규명하고, 이들 물질을 효과적으로 제어 관리하기 위해 MOF와 같은 첨단소재를 전통적 환경분석기술 등에 적용 가능한 고사양 소재로 개발했다.

금속유기골격체(MOF)를 이용해 황화수소(10, 35, 50 ppm)의 제거기작과 파과 특성을 평가한 결과, 낮은 농도일수록 파과 용량이 확장되는 현상을 체계적으로 확인할 수 있다.

또 전통적 분석 기술을 보다 정확하고 객관적으로 사용할 수 있는 응용기술을 제시했다.

효과적으로 시료를 농축하는 열 탈착 기반의 전처리 기술과 환경분석 시스템을 결합해 환경부가 지정한 22종의 악취물질을 동시에 분석할 수 있는 새로운 프로토콜을 제시한 것.

또 신소재 물질의 성능을 확인하기 위한 핵심 변수인 흡탈착, 파과 특성 등에 대해 체계적 평가 기준을 도출했다. 파과는 흡착소재를 담은 관에 연속적으로 오염물질을 주입하면 일정시간 경과 후 흡착소재가 오염물질을 완벽하게 제거할 수 있는 임계점을 초과해 출구 쪽에서 오염물질이 나타나는 현상을 뜻한다.