가족과 안락하게 살고 싶은 집이 유해물질로 가득하다면 얼마나 끔찍할까. 어린 자녀가 두통, 발열, 천식, 아토피 피부염 등을 앓는다면 부모의 속은 타들어간다. 행복한 가정생활을 위해 마련한 새 아파트는 새집증후군을 유발할 수 있고, 미세먼지는 집 안 공기의 질을 떨어뜨린다. 올해 국정감사에서 라돈 농도가 권고기준을 초과한 아파트가 있다는 주장도 나왔다. 기초과학자들이 집 실내 공기를 깨끗하게 관리하는 제품을 생산하기 위한 연구에 매진한 가운데, 공기청정기에 혁신적으로 적용할 수 있는 기술이 곧 공개된다.

최선영 기자 csy@

실내 공기 오염의 심각성은 꾸준히 제기되며 가전제품 시장의 판도를 바꿨다. 고가의 공기청정기가 불티나게 팔리고 있지만 소비자의 불안감을 100% 해소하지 못한다. 현재 공기청정기는 오염물질을 흡수한 필터를 정기적으로 교체하는 방식으로 사용한다. 공기청정기를 사용하는 내내 필터는 오염물질을 흡착한 상태다. 수명이 끝난 필터를 처리하는 것도 관건이다. 필터보다 더 진보한 공기청정기가 나올 수 있을까. 공기청정기의 필터는 주로 흡착제를 이용한 방법이 많이 사용되고 있다. 그러나 흡착제를 자주 교체해 주어야 한다는 단점, 사용한 흡착제는 부수적인 폐기물로써 처리에 주의를 기울일 필요가 있다. 내부 실내오염의 주범은 휘발성 유기화합물이다. 내벽의 페인트, 가구, 각종 실내 물품에 포함된 접착제 등에서 나오는 아세트알데히드, 톨루엔, 벤젠 등을 무해한 물질로 전환하는 기술을 연구하고 있는 상명대학교 화학에너지공학과 서현욱 교수를 만나보았다.

▲ 서현욱 교수

새집증후군을 광촉매와 열촉매로 해결하는 기술 연구
상명대학교 화학에너지공학과 서현욱 교수가 내년   2월 완료를 목표로 진행하고 있는 ‘광촉매와 저온 열촉매를 결합한 반복 재생 사용이 가능한 실내대기정화용 광촉매에 대한 표면 물리화학적 연구’의 주요 내용은 광촉매 또는 열촉매를 적용해 아세트알데히드, 톨루엔, 벤젠 등 휘발성 유기화합물을 인체에 무해한 물질로 전환하는 것이다. 그는 광촉매나 열촉매가 휘발성 유기화합물을 이산화탄소 등 무해물질로 분해하는 과정을 다양한 케이스로 연구하고 있다. 대기 중 수분 농도에 따라 어떻게 달라지는지, 여러 조건에서 무해물질 분해 과정의 효율성은 어떤 변화가 있는지 등을 분석한다. 광촉매와 열촉매의 표면의 변화도 자세히 측정한다. 궁극적으로 현재 필터보다 오래 사용하면서 폐기물 발생을 현저히 줄일 수 있는 기술을 연구하는 것이다.
“새집증후군을 유발하는 유해물질을 단순히 흡착해 제거하는 것이 아닙니다. 근본적인 기초연구를 통해 광촉매와 열촉매의 구동원리 등을 보다 더 깊게 이해하여, 두 촉매기술을 실내 대기 정화용 기술로 활용할 수 있는지 그 가능성을 확인하고 있습니다. 이에 대한 깊은 이해를 바탕으로 해당 촉매기술의 효율을 극대화하는 조건들을 도출하는 것이 제 연구의 목표입니다”
공기가 정화되는 촉매 과정은 촉매의 표면에서 일어난다. 따라서 구동 과정에서 촉매 표면의 변화를 분석하기 위해 승온 이탈법, 광전자 분광법, 적외선 분광법 등의 다양한 표면 물리화학적 분석법을 이용하고 있다. 부수적으로 연구 결과는 촉매 물질에 대한 이해도를 높여, 다른 응용기술에 쓰일 것으로 기대된다. 이산화타이타늄(이산화티탄)을 화장품이나 태양전지에 활용하는 방법 등 다양한 기초응용과학의 토대를 마련할 것으로 예상한다. 그는 이번 연구가 끝난 후에도 관련 주제를 계속 다룰 계획이다. 지금 현재 진행 중인 다른 연구도 유사성이 깊다. 대기 중 수분 농도에 따라 아세트알데히드가 이산화타이타늄(이산화티탄)에 의해 어떻게 분해되는지를 연구한 논문도 발표했다.

한국의 경쟁력, 기초과학 연구에서 나온다       
서현욱 교수는 기초과학 분야의 다양한 연구를 진행해왔다. 성균관대 화학과 박사과정 동안 독일 콘스탄쯔 대학 물리과에서 금속 클러스터에 대한 기초연구를 수행하기도 했으며, 독일 함부르크 가속기 연구소에서 박사후연구원으로 유기태양전지내의 전자 이동에 대한 기초연구를 수행했다. 그동안 진행하며 쌓은 연구 결과를 바탕으로 촉매 등의 응용기술을 연구하고 있다. 서 교수가 중점적으로 연구하는 주제는 이산화탄소 전환, 대기질 정화이다. 최근에는 대기질 정화에 응용하고자 하는 산화철 나노촉매를 수질 정화에 활용할 수 있는지 연구를 진행했다.
“평소 환경 문제에 관심이 많습니다. 아직 과학적으로 미세먼지가 형성되는 과정이 제대로 밝혀진 것이 없기에 미세먼지가 어떻게 형성되고 어떤 물질에 관여하는지 연구하고 싶습니다. 미세먼지 형성 과정을 밝힌다면 해결책도 찾을 수 있을 것입니다.”
그가 연구하는 기초과학은 실생활과 밀접한 응용기술 연구의 밑바탕이 된다. 서 교수는 우리나라 기초과학을 이끌어갈 미래의 꿈나무를 위해 강연 활동을 펼치고 있다. 중학생과 고등학생을 대상으로 한 강연, 대학교 수업을 하며 기초과학의 중요성을 알리며 후학 양성에 기여하고 있다. 사회나 문학적 현상을 이해하기 위해 역사와 인문학을 공부하는 것처럼, 현재 사용하거나 앞으로 개발될 기술의 방향성을 설정하려면 기초과학을 꼭 알아야 한다. 가장 먼저 풀어야 할 숙제는 기초과학에 대한 인식을 높이는 것이다. 그는 기초과학과 응용기술을 이어주는 연구를 지속하면서 한편으로 기초과학의 관심을 환기하는 일에 도전하고 싶다. 서현욱 교수를 통해 대한민국 기초과학의 전성기가 찾아오길 바란다. NM