노벨상 받은 다공성물질에 자유분방한 기체 분자 줄세웠다 작성일 08-11 14 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">김지한 KAIST 교수팀 "이산화탄소나 수소, 효율적 저장 소재 설계에 활용"</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="5BjrBinQeP"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="0bdbf3fd663f72d9f71d564728ba2de6b44a850a6ce1aaa1145a6d8581458bb9" dmcf-pid="1bAmbnLxR6" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="왼쪽부터 김지한 KAIST 생명화학공학과 교수, 김영훈·김도훈 박사과정생. KAIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/dongascience/20260811111138787wulh.jpg" data-org-width="520" dmcf-mid="HGGFolSriM" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/dongascience/20260811111138787wulh.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 왼쪽부터 김지한 KAIST 생명화학공학과 교수, 김영훈·김도훈 박사과정생. KAIST 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="57cc8af8994a3f681ef79be4350253e6c7dd1fcf8877fd49684926b76907344f" dmcf-pid="tVDCVaNde8" dmcf-ptype="general">흩어지기 쉬운 기체 분자를 고체 결정처럼 규칙적으로 배열시키는 소재 기술이 개발됐다. 향후 지구온난화의 주요 원인인 대기 중 이산화탄소를 선택적으로 포집하거나 청정에너지원인 수소를 효율적으로 저장하는 데 기여할 것으로 기대된다.</p> <p contents-hash="52e4fd32b1db5838839225eec2b07d431da33cb892951292b73289852e515536" dmcf-pid="FfwhfNjJM4" dmcf-ptype="general"> KAIST는 김지한 생명화학공학과 교수팀이 다공성 물질 내에서 기체 분자를 결정처럼 원하는 배열로 정렬시키는 소재 설계 기술을 개발했다고 11일 밝혔다. 연구결과는 6월 23일(현지시간) 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 공개됐다.</p> <p contents-hash="e3a81faf8458e9df67383845dc03cf8beca6e2a37f491a1d461b7fe423ec89ac" dmcf-pid="34rl4jAidf" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 지난해 노벨화학상을 받은 분야인 '금속-유기 골격체(MOF)'에 주목했다. MOF는 금속 이온과 유기 분자를 결합해 형성한 다공성 결정 구조로 크기가 작지만 표면적이 매우 큰 물질이다. MOF는 스펀지가 물을 머금듯 미세한 구멍에 기체를 담을 수 있다.</p> <p contents-hash="f8b14797c80caacc12d2fe2ff21d4050d5a5b829459a7a2936c8e0f328471d0b" dmcf-pid="08mS8AcneV" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 다양한 MOF 구조를 탐색해 기체가 흩어지지 않고 규칙적으로 배열되는 '가스 격자(Gas Lattice)' 현상을 찾아냈다. 이후 인공지능(AI)을 기반으로 원하는 기체 배열을 만들어낼 수 있는 새로운 다공성 구조를 직접 설계하는 데도 성공했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="d260331995cd6d8e46e682a8aa5a0cf504536b52f7256e9ae13bdcfdc782fec9" dmcf-pid="p6sv6ckLe2" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="기존 흡착제 중심 설계와 가스 격자를 포함한 가스 격자 디자인 비교. KAIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/dongascience/20260811111140041vyeo.png" data-org-width="680" dmcf-mid="ZkFzkGHlMQ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/dongascience/20260811111140041vyeo.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 기존 흡착제 중심 설계와 가스 격자를 포함한 가스 격자 디자인 비교. KAIST 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="53016c7af4f0a837ed916fb96f0962893254378caeee5245766a79351465f1a0" dmcf-pid="UPOTPkEon9" dmcf-ptype="general">다공성 소재 연구에서는 기체가 얼마나 많이 흡착되는지가 주요 관심사였지만 연구팀은 기체가 소재 내에 자리 잡는 위치와 배열까지 조절할 수 있다는 가능성에 주목했다. 특정 코발트 기반 다공성 물질(Co-CAU-36) 안에서 제논(Xe) 기체가 규칙적인 격자를 이루는 현상이 발견됐다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과 제논은 체심 입방 격자(BCC)라는 결정 형태로 정렬됐다. </p> <p contents-hash="2490efbb1978529d1bceb06b8f5dc3d554cf9203002c9136e39cb9e0ccdb730c" dmcf-pid="uQIyQEDgRK" dmcf-ptype="general"> 서로 다른 기체를 섞었을 때는 분리 현상도 나타났다. 제논과 크립톤(Kr)을 함께 넣자 제논이 먼저 규칙적인 껍질 형태의 격자를 만들고 크립톤은 중심부에 자리 잡았다. 제논과 크립톤의 분리 기술은 산업적으로도 가치가 높다.</p> <p contents-hash="b8bc77b5cc29435a2e1d60cdea32d7b38aba8a9df815ac447aabe4d3c13037f2" dmcf-pid="7xCWxDwadb" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 원하는 기체 배열을 먼저 정하고 AI가 이에 적합한 다공성 구조를 거꾸로 찾아가는 역설계 방식 AI 알고리즘을 개발했다. 체심 입방(BCC) 외에 면심 입방(FCC) 형태로 기체를 배열할 수 있는 새로운 다공성 구조를 설계하는 데 성공했다.</p> <p contents-hash="05722a9d5ad34a77cbcb3774f2f3cbd0306fd2641b5b486db60c1ab2e2a8dcb6" dmcf-pid="zMhYMwrNJB" dmcf-ptype="general"> 개발된 기술이 이산화탄소와 수소 등 다른 기체까지 확장되면 필요한 기체를 선택적으로 포집·분리하거나 효율적으로 저장하는 소재 설계에 응용될 것으로 기대된다. 분자의 위치와 배열에 따라 화학반응이 달라지는 촉매 분야에서도 원하는 반응을 유도하는 소재 개발에 활용될 수 있다.</p> <p contents-hash="69c35e3ae55e45d36095776e156b1846847bf5f32c8499a6c9292e74e205e273" dmcf-pid="qRlGRrmjLq" dmcf-ptype="general"> 김 교수는 "기체를 다공성 물질 안에서 결정처럼 줄 세운 첫 사례"라며 "기체를 얼마나 많이 담을지만 고민하던 데서 나아, 원하는 배열까지 설계할 가능성을 열었다"고 밝혔다.</p> <p contents-hash="d2718dce7b37935f919c15265423f13a3dd8589759d35fd837ba81638367e343" dmcf-pid="BeSHemsAez" dmcf-ptype="general"> <참고 자료><br> - doi.org/10.1038/s41467-026-74776-5</p> <p contents-hash="d9863736a5e82963018585e05126ef27f00986ca6d4cf18101f2cc47ae0b0db6" dmcf-pid="bct7cYGhn7" dmcf-ptype="general">[이병구 기자 2bottle9@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 [챗ICT]또 부활한다는 싸이월드…석연찮은 '예토전생'이 남긴 것 08-11 다음 “입원한 걸로 해줄게”…비정상·가짜진료 제보센터에 위법·부당 사례 줄제보 08-11 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
