국내 연구진, 새로운 종류의 '유기 라디칼' 만들다

이은성 IBS 복잡계 자기조립연구단 연구위원

국내 연구진이 환경을 오염시키지 않는 유기 라디칼을 개발했다.

기초과학연구원(IBS)는 이은성 복잡계 자기조립연구단 연구위원팀이 NHC 화합물을 이용, 새로운 종류의 라디칼을 만드는 데 성공했다고 13일 밝혔다. 기존 황(S), 인(P) 라디칼보다 가벼운 물질인 질소(N)와 산소(O) 등으로 라디칼을 추출, 장점을 극대화 했다.

화학·생체반응은 반응물이 생성물로 바뀌는 일련의 과정을 의미하는데, 반응 도중 생겨난 중간체를 라디칼이라 부른다. 연구진은 기존의 라디칼보다 환경오염을 시키지 않고, 상대적으로 가벼운 유기 라디칼을 만들어냈다. 일반적인 물질은 전자가 쌍을 지어 화학적으로 안정적이지만, 라디칼은 홀수로 불안정한 상태다. 이에 연구진은 '트리아지닐 라디칼(Triazenyl Radical)'과 탄소, 질소, 산소 원자가 순서대로 연결된 '옥심 라디칼(Oxime Radicals)'등의 유기 라디칼을 개발했다.

우선 백지수 연구원이 트리아지닐 라디칼의 제작을 주도했다. 백 연구원은 NHC 화합물을 이용해 안정한 트리아지닐 양이온을 합성하고, 이를 칼륨으로 환원시키는 방법으로 트리아지닐 라디칼을 만들었다. 이어 김영석 연구원은 NHC 화합물과 일산화질소를 반응시킨 뒤,4가지의 다른 친전자체와 결합시켜 네 종류의 옥심 라디칼 양이온을 만들어냈다.

연구진은 나아가 트리아지닐 라티칼을 리튬이온 전지의 양극재로 활용한 실험을 진행했다.

그 결과 이론적인 방전용량(33 mAh/g)의 76 %를 실험값으로 얻기도 했다. 이은성 연구위원은 "이번에 발표한 라디칼들은 기존의 불안정한 라디칼과는 달리 2차 전지 등 산화·환원 반응을 이용한 전지의 양극재와 다양한 화학 반응의 유기산화제, 유기환원제로 응용할 수 있다"고 내다봤다.
방원기 기자 bang@