국내 연구진이 TiO2(Titanium Dioxide)의 초친수성 원리를 규명하는데 성공했다.
TiO2는 빛을 받으면 초친수성을 띠는 물질로 정화 코팅제, 방담필름 등에 활용할 수 있을 것으로 기대됐으나 원인이 규명되지 않아 응용이 어려웠다.
미래창조과학부는 4월22일 서울대 물리천문학부 제원호 교수 연구팀이 TiO2가 빛을 흡수할 때 초친수성이 나타나는 원리를 규명했다고 발표했다.
TiO2는 빛을 받아 화학반응을 돕는 대표적인 금속산화물 광촉매로 유해물질을 분해하거나 항균, 탈취, 김 서림 방지 등에 이용된다.
초친수성 원리 규명에 성공함에 따라 더욱 경제적이고 친환경 광촉매 코팅제 및 필름이 개발될 것으로 기대된다.
연구팀은 자체적으로 만든 원자힘현미경을 이용해 가시광선과 근적외선을 흡수할 때 TiO2 표면에 나타나는 흡착물층을 발견하고 흡착물층의 성장을 실시간으로 정밀하게 측정한 결과 TiO2의 초친수성은 빛을 받을 때 생성되는 흡착물층과 물 분자와의 강한 인력 때문이라는 것을 밝혀냈다.
뿐만 아니라 TiO2 표면의 산소결함에 포획된 전자들이 공기 중 물 분자와 상호작용하면서 얇은 막처럼 물이 흡착되는 흡착물층 생성원리도 알아냈다.
흡착물층은 빛의 세기에 따라 약 20나노미터 이상 두껍게 성장하는 것으로 나타났다.
제원호 교수는 “초친수성의 원리를 규명한 것은 TiO2와 유사한 산소결함을 갖는 금속산화물들의 광친수성을 이해하고 새로운 친환경 광촉매를 개발하는데 기여할 것”이라고 강조했다.
연구결과를 바탕으로 도핑 등 특수처리를 하지 않고 TiO2 고유의 성질을 이용한 태양광 스마트 코팅이나 방담필름을 개발하는 연구로 이어질 것으로 기대되고 있다.