기체 줄 세워 탄소·수소 골라 잡는다 작성일 08-11 5 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">카이스트 김지한 교수 연구팀, 다공성 물질 안에서 기체를 줄 세우는 '가스 격자' 설계 기술 개발<br>연구팀은 AI를 활용해 원하는 기체 배열을 만드는 새 다공성 구조 설계에도 성공…탄소·수소 골라 저장하는 맞춤형 소재 개발 기대</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="y2xr7ckLDQ"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="5ab7f4bc22182df7674c94ebafdee997a2c89c90caabea327654c05d13d0e9cb" dmcf-pid="WVMmzkEorP" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="카이스트 생명화학공학과 김지한 교수 연구팀이 기체를 원하는 모양으로 줄 세우는 새로운 소재 설계 기술을 개발했다. 카이스트 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/daejonilbo/20260811171850387cgul.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="xX3xl48Bsx" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/daejonilbo/20260811171850387cgul.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 카이스트 생명화학공학과 김지한 교수 연구팀이 기체를 원하는 모양으로 줄 세우는 새로운 소재 설계 기술을 개발했다. 카이스트 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="d5617645770e64c1a132c4afe0ef66f7b074f32d2e08f3a0c14730e697878092" dmcf-pid="YfRsqEDgI6" dmcf-ptype="general">카이스트 연구진이 기체를 원하는 모양으로 줄 세우는 새로운 소재 설계 기술을 개발했다. 이산화탄소와 수소 포집에 적용할 경우, 탄소는 잘 골라잡고 수소는 효율적으로 저장하는 맞춤형 소재 개발을 앞당길 것으로 기대를 모은다.</p> <p contents-hash="202652f76d6f011ab26129d62acd7e3fcbb2f97677d96216332e09743f14f6f1" dmcf-pid="G4eOBDwar8" dmcf-ptype="general">카이스트(총장 배충식)는 생명화학공학과 김지한 교수 연구팀이 아주 작은 구멍이 무수히 뚫린 다공성 물질 안에서 기체를 결정처럼 규칙적으로 줄 세우고, 원하는 기체 배열을 만드는 소재까지 인공지능(AI)으로 설계하는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.</p> <p contents-hash="68d2a1bca3a0ea1bfe9f2cab771d2b77d6c68e4c0dc4b08464b5bdec8f18e8bd" dmcf-pid="H8dIbwrNs4" dmcf-ptype="general">지구온난화를 일으키는 이산화탄소는 골라 잡고, 청정에너지원인 수소는 작은 공간에 효율적으로 담아야 한다.</p> <p contents-hash="7b797ae4844316f377abe3b9f34d83f4e570e28d45ed36927ee48d91931a8d00" dmcf-pid="XtziYMRfOf" dmcf-ptype="general">김지한 교수 연구팀은 스펀지가 물을 머금듯 미세한 구멍에 기체를 담을 수 있는 금속-유기 골격체(MOF) 구조를 탐색해 기체가 제멋대로 흩어지지 않고 결정처럼 규칙적으로 배열되는 '가스 격자(Gas Lattice)' 현상을 찾아냈다.</p> <p contents-hash="c17130e9afb612e8fd8ad0c694cc7885e73e4161b0c41d0aee9cf27d817debd6" dmcf-pid="ZFqnGRe4IV" dmcf-ptype="general">이어 연구팀은 기체가 들어가는 미세 공간을 정교하게 설계하면 기체가 자리 잡는 위치와 배열까지 조절할 수 있을 것으로 보고, AI를 활용해 원하는 기체 배열을 만들어내는 새로운 다공성 구조를 직접 설계했다.</p> <p contents-hash="aaa737ff827744e841015402f10e0d09a42ae6788838f9d6c3ccb2cb2bf6c9a5" dmcf-pid="53BLHed8I2" dmcf-ptype="general">연구팀은 단일 원소 기체인 제논(Xe)을 이용해 방대한 금속-유기 골격체 구조를 탐색해 특정 코발트 기반 다공성 물질(Co-CAU-36) 안에서 제논이 규칙적인 격자를 이루는 현상을 찾아냈다.</p> <p contents-hash="18513ab855da127096b2064b5be59557600a299c7b6f2cd12bfe7aab06e481f9" dmcf-pid="10boXdJ6s9" dmcf-ptype="general">컴퓨터 시뮬레이션을 했더니 제논은 기공 안에 제멋대로 흩어지는 대신 '체심 입방 격자(BCC)'라는 일정한 결정 형태로 정렬됐다. 연구팀은 "MOF의 미세한 기공이 일종의 '틀' 역할을 해 제논 원자들이 자리 잡을 위치를 유도했기 때문"이라며 "산업적으로 분리 가치가 높은 제논과 크립톤(Kr)을 함께 넣었더니 제논이 먼저 규칙적인 껍질 형태의 격자를 만들고 크립톤은 그 중심부에 자리 잡았다. 이를 통해 혼합기체를 분리하는 새로운 방법으로 활용될 가능성도 확인했다"고 설명했다.</p> <p contents-hash="f8ebcca4e541ded4a075931d66b84194635589c6ad0f658554444704b93490f6" dmcf-pid="tpKgZJiPsK" dmcf-ptype="general">이어 연구팀은 '원하는 모양으로 기체를 배열하려면 어떤 소재가 필요할까'라는 질문에 도전해 기계학습(Machine Learning)과 유전 알고리즘을 결합했다.</p> <p contents-hash="5ac148eacd48cc9d1a5ccef35d3c4c7c220c5527818a236ca78571bcbe86d6f2" dmcf-pid="FU9a5inQsb" dmcf-ptype="general">이는 원하는 기체 배열을 먼저 정하고 AI가 이에 적합한 다공성 구조를 거꾸로 찾아가는 '역설계' 방식이다.</p> <p contents-hash="7bda2073a89d2610d8308d5758712e86d2c4e3b0afee5bcc33993849a86fcfbb" dmcf-pid="3u2N1nLxEB" dmcf-ptype="general">그 결과 연구팀은 체심 입방(BCC)은 물론 면심 입방(FCC) 형태로 기체를 배열할 수 있는 새로운 다공성 구조를 설계하는 데에도 성공했다.</p> <p contents-hash="ce316607b3b077c52ae18b395cd082b17abe0103edf225fefe00a08eed3664c8" dmcf-pid="07VjtLoMEq" dmcf-ptype="general">연구팀은 "이 기술이 이산화탄소와 수소 등 다양한 기체로 확대되면, 목적에 따라 필요한 기체를 선택적으로 포집·분리하거나 효율적으로 저장하는 소재 설계에 활용될 것"이라고 기대했다.</p> <p contents-hash="a66f3415a4473a9ec55d5185efe08ef866c14cdb3fa95502127cc52c55edcaf9" dmcf-pid="pzfAFogRDz" dmcf-ptype="general">김지한 교수는 "이번 연구는 기체를 다공성 물질 안에서 결정처럼 줄 세운 첫 사례다. 앞으로 이산화탄소 등 다양한 분자에 적용하면 목적에 맞는 분리·저장 소재를 설계하는 데 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.</p> <p contents-hash="fd317ad39f44f65a5477b9744d20330e57da23ec21a63087f2e3d82afc90dc8b" dmcf-pid="Uq4c3gaes7" dmcf-ptype="general">이 연구는 카이스트 생명화학공학과 김영훈 박사과정과 김도훈 박사과정이 공동 제1저자로 참여하고, 김승우 석사과정과 임윤성 박사가 제2저자로 참여했으며, 과기정통신부의 한국연구재단 이종소재지원사업과 한국연구재단 탑-티어 연구기관 간 협력 플랫폼 구축 및 공동연구 지원사업의 지원을 받았다.</p> <p contents-hash="c1815a8102dfc19f446f5cf6f76a5c799ba61e52100885d8c0684ea8a41e582b" dmcf-pid="uB8k0aNdOu" dmcf-ptype="general">연구 논문(Framework-templated gas lattices in metal-organic frameworks, DOI: 10.1038/s41467-026-74776-5)은 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 6월23일 온라인 게재됐다.</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 대전일보. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 AI 메가딜에 글로벌 VC 투자 5년래 최대… 상반기 약 794조원 08-11 다음 국가 차원 자율실험실 산·학·연 협의체 첫 출범 08-11 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
