생리의학 이어 노벨화학상도 日…"꿈의 흡착 신소재 개발"(종합) 작성일 10-08 59 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">금속-유기물질 구조적 결합 'MOF'…"넓은 내부공간의 결정구조"<br>"이산화탄소 가두고, 사막 수증기 채집하고…활발한 산업 응용"</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="GjCPGCg2ZE"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="9cfef0480524232fe86fbf5dd63268710923a750bed15f4298141ade0af4af18" dmcf-pid="HAhQHhaV1k" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="2025년 노벨화학상 수상자. 왼쪽부터 키타가와 스스무 교토대 교수, 리차드 롭슨 맬버른대 교수, 오마르 M 야기 UC 버클리 대 교수.(노벨위원회 제공)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202510/08/NEWS1/20251008220913233ogjp.jpg" data-org-width="1400" dmcf-mid="zDAqwg41HJ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202510/08/NEWS1/20251008220913233ogjp.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 2025년 노벨화학상 수상자. 왼쪽부터 키타가와 스스무 교토대 교수, 리차드 롭슨 맬버른대 교수, 오마르 M 야기 UC 버클리 대 교수.(노벨위원회 제공) </figcaption> </figure> <p contents-hash="d679fa78b16fce3cac694e7a2e97afa56736e35907338eb56b8e35fcafd29951" dmcf-pid="XclxXlNfYc" dmcf-ptype="general">(서울=뉴스1) 윤주영 김경민 기자 = 올해 노벨화학상은 금속 이온과 유기 분자를 구조적으로 연결한 신물질 '금속-유기 골격체(MOF)'를 개발한 과학자 3명에게 돌아갔다. MOF는 1g이 축구장 수준의 표면적을 가질 정도로, 빽빽하게 기공으로 들어찼다. 압도적인 흡착 성능에 더해, 특정 물질만을 포집하도록 설계할 수 있는 유연성을 갖췄다.</p> <p contents-hash="12017f980ba9496534f8db2af8d069cb03bd5f447c089b1564510a8e7e0acc10" dmcf-pid="Zy0kK0SgtA" dmcf-ptype="general">이런 강점을 바탕으로 MOF는 기후 위기 주범인 이산화탄소를 포집하거나, 물에서 특정 화학물질을 분리하는 등에 쓰일 수 있다. MOF가 적용된 공기청정기 필터 등 산업에서의 활용도 활발히 시도되고 있다.</p> <p contents-hash="9097ac5cd0620e0db38c284cfb1e88875695e48aaccbfaad2bd198754660a95c" dmcf-pid="5WpE9pvaHj" dmcf-ptype="general">8일(현지 시각) 스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 키타가와 스스무 일본 교토대 교수, 리처드 롭슨 호주 멜버른대 교수, 오마르 M 야기 미국 UC 버클리대 교수를 올해 노벨 화학상 수상자로 선정했다고 발표했다.</p> <p contents-hash="c96b2f4b79f82da6171154ea02bc6ec2e04a46e506ca543742dd8613621ad31f" dmcf-pid="1YUD2UTNXN" dmcf-ptype="general">MOF라는 개념은 1989년 롭슨 교수가 미국 화학회지(JACS)에 발표한 연구로부터 출발했다.</p> <p contents-hash="a1a8cbca441a1e743ebc3c0023d2807880337c3cbe3059f4cff1a6faf49ad8e4" dmcf-pid="tGuwVuyjGa" dmcf-ptype="general">그는 구리 양이온과 테트라시아노테트라페닐메탄이라는 4개의 팔을 가진 분자를 결합했다. 불안정한 물질이 합성될 거란 연구계 예측을 깨고, 이 물질은 질서정연하면서도 넓은 내부 공간이 있는 결정구조를 이뤘다.</p> <p contents-hash="77f4b45d8eac43d6238f5255dc3b6f3cfb2ada8fb90284242b93d4eba20c823a" dmcf-pid="FH7rf7WAHg" dmcf-ptype="general">그는 이온과 분자 사이 존재하는 고유 인력을 이용하면 새로운 분자 구조를 합성하는 것도 가능하다고 봤다. 당시 화학계로서는 새로운 물질 합성법을 제시한 것이다.</p> <p contents-hash="3db47714b094f91433320f8a093877a825c752a0a84f4217b4b0d1f9486b2ffa" dmcf-pid="3Xzm4zYc1o" dmcf-ptype="general">이후 연구를 발전시킨 게 함께 상을 받은 키타가와 교수와 야기 교수다. 키타가와 교수는 1992년 아세톤 분자를 가둘 수 있는 2차원 물질을 합성했다. 연구를 발전시켜 1997년엔 코발트·니켈·아연 이온과 비피리딘 등을 합성해 3차원 구조의 MOF를 개발했다.</p> <p contents-hash="8d7f81db386b7dfe5d121492b71c9a0ef08cce1dcac2864bf2b7e8d254dcef9c" dmcf-pid="0Zqs8qGkXL" dmcf-ptype="general">이는 물을 채웠다가 건조해도, 내부를 각종 기체로 채워도 구조적 안정성을 유지했다.</p> <p contents-hash="cb939356b497b79b95c1dc73f3bfe4f09457ed0469c4168f5f91899e69b81a77" dmcf-pid="p5BO6BHEYn" dmcf-ptype="general">이미 '제올라이트'와 같은 다공성 소재가 있기 때문에, 일본 연구 지원기관들은 한때 키타가와 교수가 실용성이지 못한 연구를 한다고 의심하기도 했다. 하지만 키타가와 교수는 MOF가 다양한 분자 조합으로 만들어진다는 점, 여러 기능을 통합할 수 있는 유연성을 갖춘 소재란 점에서 필요성이 크다고 역설했다.</p> <p contents-hash="fc4ee94001e48a28877ecd07a044899b154c4b42e9855968e6ec265f4ff8dfc9" dmcf-pid="U1bIPbXDXi" dmcf-ptype="general">야기 교수의 경우 더욱 통제된 방식으로 MOF를 설계하는 합리적 방법을 보여줬다. 그는 금속 이온과 유기 분자를 레고 블록처럼 조합하면 거대한 결정 구조를 만드는 것도 가능하다고 봤다.</p> <p contents-hash="008dc141105399c0a7f8c466cefdfdb3904b1ba97a18879733ee4ef1ef772bf8" dmcf-pid="umYi3YDxXJ" dmcf-ptype="general">이는 실제 성과로도 드러났다. 야기 연구진이 1995년 개발한 구리·코발트 이온으로 구성된 2차원 그물구조는 350도로 가열해도 무너지지 않았다. 야기 교수는 이를 네이처 지에 발표하면서 처음으로 MOF라는 이름도 붙였다.</p> <p contents-hash="aa494718ce8b1290fe4dbffcd69d8a2ee29b3095d30351bbe7ceb0499351dce4" dmcf-pid="7sGn0GwM1d" dmcf-ptype="general">야기 교수는 MOF에 원하는 성질을 부여할 수 있다는 것도 입증했다. 그는 MOF 내 기공 크기를 다르게 설계한 변형체들을 만들었고, 여기에 대량의 메탄가스를 저장하는 데까지 성공했다.</p> <p contents-hash="f6dd5d7b1b8362dc3eaf888c805e6530220a97b88f8b262dbb60433a62f09093" dmcf-pid="zOHLpHrR5e" dmcf-ptype="general">또 MOF를 이용해 미국 애리조나 사막의 공기에서 수증기를 채집하기도 했다. 밤에는 MOF가 공기 중의 수증기를 포집하고, 아침에 태양열로 가열하면 응축된 물이 흘러나오는 식이다.</p> <p contents-hash="ff515595a89392e3d8d9b13730bf41d302cb7fa242704e4792f6b75aae17a9fe" dmcf-pid="qIXoUXme5R" dmcf-ptype="general">연구계에서도 MOF 연구가 노벨상을 받는 것은 예견된 일이었다고 평가한다.</p> <p contents-hash="8b4f654ddedd95c35c77c8b3cf0856a339cb4a68c173bbc064994ef08096d233" dmcf-pid="BCZguZsd1M" dmcf-ptype="general">MOF는 물질의 토폴로지(분자의 3차원적 배열을 결정짓는 위상학적 특성)를 활용한 합성이란 점에서 화학계에 새로운 방법론을 제시했다는 학문적 의미가 있다.</p> <p contents-hash="714474932dfcba94f48c69b27d1d94e46b0a81a50070d955bbecedb8d1f1c765" dmcf-pid="bh5a75OJ5x" dmcf-ptype="general">김자헌 숭실대 교수는 "단계적으로 합성되는 유기 화합물과 달리 고체 화합물은 그 구조를 예측하기 어려웠다. 하지만 MOF 연구를 통해 나온 각종 토폴로지적 규칙은 이후 연구자들이 합성물 구조를 예측하는 데 유용하게 쓰였다"며 "MOF는 고체-무기 화합물이지만, 이런 합성은 유기 화합물에도 응용됐다. 금속이 들어가지 않은 '공유결합성 유기골격체(COF)' 등 확산 사례가 대표적"이라고 설명했다.</p> <p contents-hash="b4f8a205543e8b510dd9601a3476ec7e5f21863fb4364e9429579e9501812a26" dmcf-pid="Kl1Nz1Ii5Q" dmcf-ptype="general">또 MOF의 압도적인 흡착 성능과 타깃 흡착물을 조절할 수 있다는 유연성은 다양한 산업적 응용으로 이어지고 있다.</p> <p contents-hash="8439a4a84e031ee10b1827becaf01eccf3cb2bcbf6c44ed01d829294c1071565" dmcf-pid="9StjqtCnHP" dmcf-ptype="general">최경민 숙명여대 교수는 "LG전자의 공기청정기 프리미어급 필터에도 이미 MOF가 적용됐다. 타사 대비 두배 이상의 높은 탈취 성능을 가진 것으로 안다"며 "아직 MOF는 단가가 비싼 게 흠이다. 하지만 수백톤 급의 대량생산만 가능해지면 해결될 문제"라고 강조했다.</p> <p contents-hash="a55d371226ea1e1c10f7ea1f4357461682f4bbbb7ea92e62f670191dbcfc566a" dmcf-pid="2vFABFhLY6" dmcf-ptype="general">이 밖에도 최 교수는 "MOF에 포집된 물질은 적은 에너지만으로도 배출될 수 있다"며 "탄소 포집의 취지를 생각하면, 포집 이후 재활용에 드는 에너지를 줄이는 게 중요하다. MOF가 해결책이 될 수 있다"고 제시했다.</p> <p contents-hash="178f7eb87ce828db03984443f788f7ce6d46498838d14430fc11311321acf11a" dmcf-pid="VbMXgMzT58" dmcf-ptype="general">한편 키타가와 교수의 노벨화학상 수상으로, 일본은 올해 이공계열 노벨상 수상자를 두 명 배출한 나라가 됐다. 지난 6일 발표된 노벨생리의학상 수상자에는 사카구치 시몬 오사카대 석좌교수가 이름을 올렸다.</p> <p contents-hash="ee20e53c07f8af3acc57760432dfa267a86d3f84dfd4ea6d15b25513f2ad5478" dmcf-pid="fKRZaRqyX4" dmcf-ptype="general">유행을 타지 않고 기초 과학 분야에 꾸준히 투자하는 일본의 연구 지원체계가 이런 성과로 이어지고 있다는 게 학계의 평가다.</p> <p contents-hash="d26a35713ab0039858e573272efbe6ef87a8c876efc2a23d221f10917cd8eab3" dmcf-pid="49e5NeBWGf" dmcf-ptype="general">legomaster@news1.kr </p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 뉴스1. All rights reserved. 무단 전재 및 재배포, AI학습 이용 금지.</p> 관련자료 이전 김구라, 김경란 ‘동안 비주얼’에 감탄 “뒷모습 보고 예나인 줄” (‘라스’) 10-08 다음 ‘마리와 별난 아빠들’ 류진-황동주-공정환, 아빠 후보 3인방…일일극 접수 나선다 10-08 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
