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. 새벽 물폭탄에 대전·충남 침수 속출… 42명 탄 버스 배수로 빠져
  2. 교명도 본부 위치도 미정…충남대 구성원 '통합신청서 제출 안 된다'"
  3. 싸이카부터 암행까지… 휴가철 음주운전 특별 단속 나선다
  4. '세종시=행정수도' 완성, 범국민 공감대 관건… 대책위 구성 촉각
  5. 재판받던 대전교도소 교정 공무원 숨진 채 발견
  1. ETRI, 출연연 오픈소스 협의체 '범출연연'으로 확대
  2. 검경 수사권 조정 논의 속 ‘보완수사요구권’ 다시 쟁점으로
  3. 대전동부교육지원청, 학교시설 책임담임제 '호응'…종합 만족도 93.9%
  4. 연설문 대신 PPT… 오석진 교육감 새로운 대전교육 비전 제시
  5. 대전조차장역 SRT 탈선 항소심서도 유죄… 형량 낮아진 이유는

헤드라인 뉴스


충청권 최대 200㎜ 비 예보… 산사태 위기경보 `경계`로 상향

충청권 최대 200㎜ 비 예보… 산사태 위기경보 '경계'로 상향

충청권에 많은 비가 예보되면서 대전과 세종, 충남, 충북의 산사태 위기경보가 '경계' 단계로 올라갔다. 산림청은 8일 오후 2시 30분을 기해 대전과 세종, 충남·북 등 충청권 전역의 산사태 위기경보를 '주의'에서 '경계' 단계로 상향 발령했다. 산사태 위기경보는 관심, 주의, 경계, 심각 순으로 발령된다. 이번에 경계 단계로 격상된 지역은 대전·세종·충남·충북·강원·전북 등 6개 시·도다. 서울·인천·부산·대구·울산·경기·경북·경남·전남·광주는 '주의' 단계가 유지됐고, 제주는 '관심' 단계다. 산림청에 따르면, 이날 오후 2시..

허태정 대전시장 "매몰비용 발생하더라도 정리할 사업 보고해라"
허태정 대전시장 "매몰비용 발생하더라도 정리할 사업 보고해라"

허태정 대전시장은 8일 "사업 재설계, 불요불급 사업의 과감한 정리 등 공직자들도 비상상황으로 인식하고 각자의 자리에서 재정 건전화 방안을 고민해주시길 바란다"고 밝혔다. 구체적으로 제2문화예술복합단지 조성과 3칸 굴절차량(버스) 도입 등 다수의 민선 8기 추진 사업에 대한 대수술을 예고했다. 이날 허 시장은 대전시청 대회의실에서 열린 민선 9기 첫 확대간부회의에서 "올해 재정 부족분은 5400억 원, 내년에는 6900억 원에 이를 것이라는 보고를 받았다"면서 "적극적인 재원 발굴 대책뿐만 아니라 지출 규모를 대폭 삭감해 재정 수지..

코스피 7000선 위협에 개미 투자자 `곡소리`
코스피 7000선 위협에 개미 투자자 '곡소리'

코스피가 7000선마저 위협받자 개미들의 곡소리가 터져 나오고 있다. 코스피와 코스닥 시장에서 매도 사이드카까지 발동되는 등 전체적인 주가 흐름이 우하향하자 투자자들은 연일 흐르는 주가에 한탄을 금치 못하고 있다. 8일 한국거래소에 따르면 이날 코스피는 전 거래일 대비 5.35% 내린 7246.79, 코스닥은 5.56% 내린 785로 장을 마감했다. 코스피는 전 거래일보다 2.66% 하락한 7452.48로 출발해 오전 10시 7791.66까지 상승하며 반등을 도모하는 듯했으나 급락하기 시작해 오후 1시 31분엔 매도 사이드카가 발동..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 초복 앞두고 삼계탕 나눔 초복 앞두고 삼계탕 나눔

  • 어르신들 바둑·장기 한마당 어르신들 바둑·장기 한마당

  • 제10대 대전시의회 전반기 의장에 선출된 조성칠 의원 제10대 대전시의회 전반기 의장에 선출된 조성칠 의원

  • 불어난 물에 사라진 유등천 돌다리 불어난 물에 사라진 유등천 돌다리