KAIST-UNIST, 컴퓨터 설계 기반 다공성 복합재료 합성

  • 경제/과학
  • IT/과학

KAIST-UNIST, 컴퓨터 설계 기반 다공성 복합재료 합성

금속 유기 구조체 안정적 구조 예측
새로운 금속 유기 구조체 복합재료 합성
촉매·센서·약물 전달 등 활용 가능 기대

  • 승인 2019-08-26 15:47
  • 김성현 기자김성현 기자
noname01
컴퓨터 설계 기반 단결정 다공성 복합재료 합성 개요도.
KAIST는 생명화학공학과 김지한 교수와 UNIST(총장 정무영) 화학과 문회리 교수 공동연구팀이 컴퓨터 설계를 기반으로 한 이론적 디자인을 통해 새로운 다공성 복합재료를 합성하는 데 성공했다고 26일 밝혔다.

이번 연구에 사용한 금속 유기 구조체(Metal-Organic Framework, MOF)는 다양한 금속 이온 집합체와 유기 리간드로 구성된 화합물의 일종으로 나노 수준의 기공을 갖는 결정성 물질이다.

금속 유기 구조체는 각 구성요소의 다양성 덕분에 지난 20년간 8만여 개 이상의 구조들이 실험으로 합성됐다. 금속 유기 구조체는 표면적이 매우 넓고 기공의 물리-화학적 특성을 세밀하게 조절할 수 있어 기존의 제올라이트를 대체할 수 있는 차세대 다공성 물질이기도 하다.

최근 금속 유기 구조체를 다른 소재와 혼합해 기능을 다양화하거나, 한가지 물질의 단점을 다른 물질의 장점으로 보완함으로써 성능을 최적화하는 연구가 진행되고 있다.

그러나 기존의 합성된 금속 유기 구조체 복합재료들은 두 물질의 경계면에서 서로 어떻게 결합하는지에 대한 정확한 정보가 없고 그 형태가 무질서해 어떻게 만들어지는지에 대한 이해가 부족했다.

문제해결을 위해 공동연구팀은 미시적인 분자구조 정보를 활용해 먼저 합성 가능성이 큰 구조들을 선별한 뒤 이를 실험적으로 합성함으로써 실제 새로운 복합물질을 개발하고 합성하는 시간을 획기적으로 단축했다.

김지한 교수가 이끈 시뮬레이션팀은 직접 개발한 컴퓨터 알고리즘을 활용해 기존에 발표된 8만여 개의 데이터로부터 특정 구조체의 결정면과 상호 연결될 수 있는 결정면을 가진 다양한 금속 유기 구조체 쌍들을 얻는 데 성공했다.

또 양자역학 시뮬레이션을 통해 두 금속 유기 구조체가 연결된 경계면이 가질 수 있는 안정적인 구조를 예측해냈다.

문회리 교수 연구팀은 시뮬레이션 결과를 바탕으로 6종류의 새로운 금속 유기 구조체 복합재료를 성공적으로 합성함으로써 시뮬레이션으로 예측된 내용이 실험적으로 합성될 수 있음을 증명했다.

또 금속 유기 구조체 결정면 위에 다른 구조체가 하나의 구조로 자라나는 원리를 규명했고 두 물질의 기공이 서로 연결돼 내부까지 분자가 자유롭게 이동할 수 있음을 확인했다.

문회리 교수는 "실험과 컴퓨터 시뮬레이션의 협력 연구를 통해 그간 합성이 어려웠던 다기능 다공성 복합재료를 설계하고 합성할 수 있음을 보여줬다. 기존 신약개발에서 활용되던 연구 방식이 거대시스템인 다공성 재료에까지 확대된 성공적 사례"라고 말했다.


김성현 기자 larczard@

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 단양군엔 3억6000만원 내라면서…105억 발전소 수익은 감춘 한국수자원공사
  2. 천안시, '백석마을아이파크' 서북구 제43호 공동주택 금연구역 지정
  3. 대전 갑천습지에 일제 금 수탈현장…무너진 동굴입구와 산책로 기초 드러나
  4. 아시안게임 야구 대표팀, 중국전서 반전 노려야…비에 경기 지연 변수
  5. 형소법 개정 일주일 앞두고… 명칭부터 수사 인력 어떻게 달라지나
  1. 캠핑장서 아내 친오빠를 흉기로 살해한 40대…징역 16년 확정
  2. 장종태 "고속도로 안전순찰차 운영 실태 점검 필요"
  3. 천안문화재단, 10월 2일 흥타령춤축제서 '2026 대한민국 무용대상' 본선 개최
  4. ㈜엘림축산, 천안시 중앙동 취약계층 건강식품 후원
  5. 국민건강보험공단 천안지사, 천안지역 취약계층 육아용품 후원

헤드라인 뉴스


글로컬대학 ‘통합’ 곳곳서 난항… 충남대·공주대 사업 향방은

글로컬대학 ‘통합’ 곳곳서 난항… 충남대·공주대 사업 향방은

글로컬대학30 사업의 핵심 과제로 통합을 추진했던 충청권 대학들이 잇따라 통합의 벽에 부딪히고 있다. 최근 충북대와 한국교통대가 통합 협상 중단을 결정하면서 글로컬대학 지원금 환수 절차까지 거론되는 가운데, 통합신청서 제출이 부결된 충남대와 국립공주대의 향후 사업 추진에도 관심이 모아지고 있다. 27일 충남대 등에 따르면 충남대와 국립공주대는 글로컬대학30 선정 이후 통합을 주요 혁신 과제로 추진해왔다. 양 대학은 통합을 기반으로 교육·연구 역량을 결집하고 대전·충남의 산업 기반을 연계한 지역혁신 모델을 구축한다는 구상을 제시했다...

당국, 정책금융 등 고정금리 대출 확대 주력... 금리 인상기 취약차주 상환 충격 흡수
당국, 정책금융 등 고정금리 대출 확대 주력... 금리 인상기 취약차주 상환 충격 흡수

금융당국이 금리 인상기 취약차주 상환 충격 흡수를 위해 정책서민금융상품 등 고정금리 대출 확대에 주력하고 있다. 당국은 고강도 스트레스 총부채원리금상환비율(DSR)을 연말에 연장해서 금리 인상기 차주 리스크에 '범퍼'를 남겨둘 것으로 예상된다. 27일 금융당국 등에 따르면 금융위원회는 햇살론, 보금자리론·디딤돌대출 등 정책서민금융·정책 모기지 공급 확대 방안을 논의 중인 것으로 전해졌다. 고정금리 상품 공급을 확대해 변동 금리 리스크 노출을 줄이고, 연체 이전 단계에서 상환 부담을 관리하겠다는 구상이다. 당국은 이미 내년도 예산안에..

수사권 개편에 인력 몰아놓은 대전경찰… 생활치안 균형 ‘시험대’
수사권 개편에 인력 몰아놓은 대전경찰… 생활치안 균형 ‘시험대’

형사사법체계 개편을 앞두고 대전경찰이 수사 기능 강화에 인력을 집중하고 있지만, 치매노인 실종과 순찰·범죄예방 등 기존 생활치안 수요도 늘면서 인력 운용의 균형이 시험대에 올랐다. 특히 올해 수사인력 보강 상당 부분이 신규 충원이 아닌 기존 치안 인력을 재배치하는 방식으로 이뤄진 만큼 수사권 개편 대응뿐 아니라 시민이 체감하는 현장 치안까지 충분히 고려했는지를 두고 지휘부의 판단이 중요해지고 있다. 백동흠 대전경찰청장은 올해 4월 취임 당시 각종 범죄와 재난으로부터 시민 안전을 두텁게 보호하고 사회적 약자 보호를 강화하겠다고 강조했..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘다시, 집으로’ ‘다시, 집으로’

  • 막바지 귀경길 막바지 귀경길

  • 세월이 지나도 변하지 않는 건 추석의 의미 세월이 지나도 변하지 않는 건 추석의 의미

  • ‘버스전용차로 시행중입니다’ ‘버스전용차로 시행중입니다’