전북대학교 정광운 교수 연구팀(공과대학 고분자나노공학과·대학원 나노융합공학과)이 분자의 배열을 정교하게 조절해 빛을 열로 바꾸는 성질을 방향에 따라 다르게 구현하는 데 성공했다.
이번 연구는 재료과학 분야의 세계적 학술지인 『Advanced Materials』 9월호 표지 논문으로 게재됐다. 『Advanced Materials』는 영향력지수(Impact Factor) 29.1로 재료과학 분야 상위 약 2%에 해당하는 세계적 권위의 학술지다.
연구팀은 빛의 자극에 반응하는 아조벤젠 기반 물질에 티아졸기를 도입한 새로운 분자 소재(PB-ABT)를 설계하고 합성했다. 이후 이 분자들이 스스로 일정한 방향으로 정렬되도록 만들어 분자 배열이 빛의 흡수와 열 발생에 어떤 영향을 미치는지를 분석했다.
그 결과 분자가 어느 방향으로 정렬돼 있느냐에 따라 빛을 흡수하는 정도와 열에너지로 전환하는 과정이 달라지는 것을 확인했다. 같은 소재라도 빛이 들어오는 방향이나 편광 상태에 따라 서로 다른 열 반응을 보일 수 있음을 실험을 통해 확인한 것이다.
이번 연구를 통해 분자의 화학적 구조뿐 아니라 분자가 모여 이루는 배열까지 함께 제어하면 소재의 기능을 더욱 정밀하게 설계할 수 있음을 제시했다. 나노·분자 수준의 설계를 통해 필요한 빛과 열의 반응을 맞춤형으로 구현할 수 있는 기반을 마련한 셈이다.
이번 연구 성과는 빛의 방향 정보를 활용해야 하는 차세대 기능성 소재 개발에 새로운 가능성을 제시했다는 점에서 주목된다. 특히 편광에 따라 서로 다른 빛과 열의 신호를 나타내는 특성을 활용한다면, 새로운 암호화 소재나 외부 빛의 조건에 따라 반응하는 스마트 광학소자 등으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
정광운 교수는 “이번 연구는 분자의 구조와 배열 방향을 함께 조절해 광열 특성을 설계할 수 있음을 보여준 성과”라며 “향후 광학 보안과 센서, 에너지 변환 등 다양한 분야에서 활용할 수 있는 기능성 고분자 소재 개발로 이어질 것으로 기대한다”고 밝혔다.
한편, 이번 연구를 수행한 임민우 박사는 2026년 전북대에서 박사학위를 취득한 뒤 현재 미국 매사추세츠공과대학교(MIT)에서 박사후연구원으로 연구를 이어가고 있다. 임 박사는 지금까지 SCI 논문 28편에 참여하고 이 가운데 11편을 주저자로 발표하는 등 고분자 및 기능성 소재 분야에서 활발한 연구 활동을 펼치고 있다.
이번 연구는 한국연구재단 한-대만 공동연구사업(Korea-Taiwan Joint Research Program)과 NATO 과학평화안보 프로그램(NATO Science for Peace and Security Programme)의 지원을 받아 수행됐다.
