KIST, 군복에 코팅하는 화학무기 제독 소재 개발

군복과 군용장비에 스프레이 방식으로 제독촉매 대면적 코팅...화생방전에서 군인 보

한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 화학무기의 독성을 없애는 제독촉매를 쉽게 가공하고 코팅할 수 있는 복합소재를 개발했다고 10일 밝혔다. 

대량살상 화학무기 사용은 금지돼 있으나, 최근 시리아 내전에 쓰였고 러시아와 우크라이나 전쟁에서도 사용 가능성이 제기되는 등 완전히 사라지지는 않고 있다. 주로 활성탄을 사용해 독성 화학물질을 흡착하는 보호의 및 방독면으로 화학무기에 대응하고 있으나, 2차 오염 등 문제가 있어 독성을 원천 제거할 수 있는 제독촉매 개발이 필요한 상황이다.

KIST 서진영 박사후연구원(제1저자)가 스프레이를 이용한 제독 촉매 코팅층을 형성하고 있다. (사진=KIST)

KIST 물질구조제어연구센터 백경열 책임연구원 연구팀은 2019년 나노 수준 지르코늄 기반 제독촉매를 개발한 데 이어, 이번에 가공과 코팅이 용이한 제독용 복합소재 개발에 성공했다

기존 개발한 금속유기골격체(MOF) 제독촉매는 제독 성능은 높지만 모래와 같이 부서지는 입자 형태라 군복이나 군용장비 코팅에 실용화하지 못하고 있었다. 연구팀은 이 문제를 극복하기 위해 기능성 고분자를 설계하고 이를 제독촉매와 혼합하는 새로운 제독 기술을 개발했다. 이를 통해 제독제를 필름이나 섬유 형태로 가공하면서 성능도 유지할 수 있다. 

연구팀은 기존 개발한 제독촉매의 높은 반응성을 유지하면서 가공성을 향상시키는 기능성 고분자형 지지체를 신규 개발하고, 이를 혼합한 복합소재를 제독촉매로 이용했다. 군복 및 군용장비의 스프레이 공정에 복합소재를 적용해 제독 코팅층을 형성하고 실제 화학무기인 신경작용제 소만(GD)으로 제독성능을 테스트한 결과, 제독용 코팅소재로 실증 적용이 가능함을 확인했다. 

기능성 고분자 지지체와 나노제독촉매를 활용한 코팅소재 개발 전략 및 화학무기 분해에 관한 모식도 (자료=KIST)

백경열 책임연구원은 "기존에 보고된 전기방사법이 아닌 단순 스프레이 공정을 통해서 넓은 면적까지 빠른 속도로 코팅이 가능하며 화학무기의 독성을 손쉽게 제거할 수 있다는 것이 이번 연구의 차별점"이라며 "스프레이 코팅을 통해 유사시 군복과 군용장비 사전제독뿐만 아니라 오염된 부분의 사후제독도 가능하여 보다 효과적으로 화학무기 또는 고독성 화학물질로부터 군인 및 국민의 생명과 안전을 지킬 수 있을 것"이라고 밝혔다. 

이 연구는 KIST 안보·재난안전기술단과의 협력으로 기관고유사업 (K-DARPA) 및 과학기술정보통신부의 지원으로 수행됐다. 연구결과는 학술지 'ACS 어플라이드 머터리얼즈 앤드 인터페이시스(ACS Applied Materials & Interfaces)' 최신호에 게재됐다.