특허 개요
본 특허는 섬유 또는 스펀지에 다공성 유기 고분자(POP)를 표면 성장시켜 빛으로 활성 산소종을 만드는 기능성 복합체입니다. 기재 표면에 알데하이드기 또는 카르복실기 등의 결합자리를 도입한 뒤, 유기 단분자와 공유결합시켜 이미다졸린 기반 POP인 KUP-3를 기재에 성장·분포시키는 방식입니다. 형성된 KUP-3는 빛 또는 초음파 외부 에너지에 반응해 단일항 산소와 초과산화물을 발생시키며, 이를 통해 CEES를 CEESO로 선택 산화합니다.
- 핵심 기능
섬유 또는 스펀지 기재에 POP가 성장할 수 있는 작용기 결합자리를 만들고, 해당 위치에서 KUP-3를 공유결합으로 형성해 기재 일체형 복합체를 제조합니다. 외부 에너지 조사 시 KUP-3가 활성 산소종을 발생시켜 화학작용제 모의물질의 선택 산화를 수행합니다.
- 차별 강점
기존 분말형 POP는 취급·운반 과정에서 손실될 수 있고 재사용 시에도 소재 회수가 어려운 한계가 있었습니다. 본 기술은 POP를 기재 표면에 공유결합 기반으로 성장시켜 탈락을 줄이고, 섬유·스펀지 형태로 취급성과 운용성을 높인 점이 차별점입니다.
- 활용 범위
기술·연구 측면에서는 화학작용제 제독 광촉매, 활성 산소종 발생 소재, 기체 흡착·분리, 촉매 및 감광제 분야에 활용 가능하며, 재사용 가능한 기능성 섬유·스펀지 소재 연구로 확장할 수 있습니다. 사업 측면에서는 환경·안전 대응용 제독 소재, 기체 처리용 흡착·분리 부품, 촉매 담지체 및 기능성 필터 제품군으로 확장할 수 있습니다.
연구 개발 단계
KUP-3의 활성 산소종 발생은 EPR로 확인했으며, 섬유·스펀지 기재 표면에서의 POP 성장과 형태 유지는 XPS, IR, TGA, SEM 등으로 평가했습니다. CEES 선택 산화는 ¹H NMR 기반 전환율 평가로 확인했으나, 실제 화학작용제 환경과 반복 사용 조건에서의 성능은 검증되지 않았습니다.
- 분석·평가: XPS, 고체상 NMR, EPR, IR, TGA, SEM 및 ¹H NMR
- 시료: KUP-3, KUP-3@OFb 섬유 복합체, KUP-3@MSp 스펀지 복합체
- 반응 조건: CEES 10 μL·0.09 mmol, Methanol-d4 1 mL, 21% O₂, 햇빛 조사
현재 성과
KUP-3@OFb 및 KUP-3@MSp 복합체는 활성 산소종을 통해 CEES를 CEESO로 선택 산화했습니다. 두 복합체 모두 반응 3시간에서 약 93%의 CEES 전환율이 확인됐습니다.
KUP-3의 단일항 산소 및 초과산화물 발생은 TEMP와 DMPO 지시약을 사용한 EPR 분석으로 확인했습니다. 기재 표면의 POP 성장과 기재 형태 유지는 XPS, IR, TGA, SEM 분석을 통해 원 기재 및 작용기 도입 기재와 비교 평가했습니다.
분말형 POP의 운반성, 취급성 및 재사용 과정의 손실 문제를 기재 일체형 구조로 해소하는 접근입니다. 알데하이드기 또는 카르복실기 결합자리에서 POP를 공유결합으로 성장시켜, 활성 산소종 발생 기능과 기재 고정화를 함께 구현한 점이 핵심 차별성입니다.
상용화까지 남은 부분
실제 화학작용제 환경에서의 제독 성능 및 선택성 검증
반복 사용에 따른 POP 탈락, 활성 유지 및 복합체 내구성 평가
대면적 기재 적용, POP 성장량 재현성 확보 및 스케일업 공정 검증
기술 이전 형태·도입 과정
도입은 이렇게 진행됩니다.
검토 미팅
귀사 상황·데이터 구조 기준으로 적합성을 논의합니다. 자료 검토만으로 끝나도 됩니다.
PoC 공동 검증
연구팀 동행 하에 귀사 데이터 기준 재학습·성능을 확인합니다.
라이센싱 계약
PoC 결과를 기반으로 희망 형태(실시권·공동연구 등)를 협의합니다.
기술지도·후속
도입 초기 기술지도, 필요 시 후속 공동연구·정부과제 연계까지 진행합니다.
특허 정보
다공성 유기 고분자 기반의 복합체 및 이의 용도
10-2022-0145482 (2022.11.03)
1020230069011 (2023.05.18)
1028737950000 (2025.10.15)
홍창섭, 김효진
고려대학교 산학협력단
고려대학교 산학협력단