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. 천안시, '빵빵데이' 참가 빵집 53곳 집중 위생점검 완료
  2. 대전 빵투어 새 거점 '트래블라운지' 개관
  3. 대전·세종·충북 아파트 매매가 상승… 충남은 하락
  4. 나사렛대, 'AX대학혁신본부' 신설… AI 기반 대학 혁신 본격화
  5. 천안시, '어디까지 가봤니?'…관광코스 발굴 공모전 개최
  1. 류지현 한화이글스 감독 "2027년 시즌은 내일부터 시작"
  2. 세종시 전동면 '시니어 모델'… 궁중한복 입고 무대 오른다
  3. 단국대병원, 주한미군 제65 의무여단장 방문
  4. 세종시 '주민생계조합 20년'의 궤적… 행정수도 완성 이끈다
  5. 한화이글스 류지현 감독 취임

헤드라인 뉴스


전국 730만채 건물 에너지와 행정데이터 잇는 국가급 `데이터넷` 구축

전국 730만채 건물 에너지와 행정데이터 잇는 국가급 '데이터넷' 구축

한국건설기술연구원(원장 박선규)은 전국 730만 동 건축물의 에너지 사용량과 여러 기관에 흩어진 건물 관련 행정데이터를 건물 단위로 연결하는 국가 규모의 데이터 연계 체계인 '데이터넷(DataNet)'을 구축했다. 데이터넷은 건축물대장을 기준 데이터로 활용해 서로 다른 정부·공공기관의 건물 관련 행정데이터를 연계하는 것으로, 정밀진단이 필요한 건물을 우선적으로 발굴할 수 있는 기반 마련됐다는 의미가 있다. 건설연 건축에너지연구본부 연구팀(팀장 김덕우)은 건축물대장을 기준 데이터로 삼아 건물 에너지사용량, 기상, 상권·상가, 업종인허..

‘200년 발효의 맛과 가을의 낭만’… 제30회 강경젓갈축제 화려한 개막
‘200년 발효의 맛과 가을의 낭만’… 제30회 강경젓갈축제 화려한 개막

200년 전통을 자랑하는 대표 발효식품의 대향연, ‘강경젓갈축제’가 올해로 뜻깊은 30주년을 맞아 그 화려한 막을 올렸다. 논산시는 지난 15일 강경포구 일대에서 개막식을 시작으로 오는 17일까지 사흘간의 일정에 돌입했다고 밝혔다. 오후 6시 열린 공식 개막행사에서는 지역 발전과 나눔 실천에 앞장서 온 한순이 씨에게 ‘논산시민대상’이 수여되며 의미를 더했다. 이어진 상징 퍼포먼스에서는 주요 내빈과 방문객들이 한데 어우러져 강경 젓갈로 김치를 담그는 이색 풍경이 연출됐다. 현장 참가자들은 감칠맛 나는 젓갈과 달콤한 상월고구마가 어우러..

대전 빵집 120곳 한자리에…`2026 대전 빵 축제` 17일 개막
대전 빵집 120곳 한자리에…'2026 대전 빵 축제' 17일 개막

대전의 다채로운 빵과 문화, 즐길 거리를 한자리에서 만나는 '2026 대전 빵 축제'가 오는 17일부터 18일까지 이틀간 엑스포과학공원 일원에서 열린다. 올해 축제에는 지난해보다 늘어난 지역 빵집 120곳이 참여해 각자의 개성을 담은 대표 메뉴를 선보인다. 개막식은 17일 오후 6시 시민과 함께하는 15m 규모의 대형 롤케이크 커팅 퍼포먼스와 축하공연으로 막을 올린다. 축제의 중심인 '빵 정거장'은 5개 구역(A~E)으로 나눠 운영되며, 방문객들은 참여 빵집의 대표 메뉴를 매장 판매가격보다 5% 이상 할인된 가격에 구매할 수 있다...

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 한화이글스 류지현 감독 취임 한화이글스 류지현 감독 취임

  • ‘나Be 한마당에서 꿈 찾았어요’ ‘나Be 한마당에서 꿈 찾았어요’

  • 유성국화축제 ‘준비 착착’ 유성국화축제 ‘준비 착착’

  • 어르신들의 신중한 한수 어르신들의 신중한 한수