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. 세종시행 '중앙행정기관' 임시 둥지, 2027년 어디로?
  2. 세종시 대평동 '상가 공실' 전환점 맞나… '라면 페스타'가 온다
  3. 세종 행정수도법 논의 물꼬 트나… 28일 소위 유력
  4. 아산시, 용화체육공원 20일부터 임시 개방
  5. 김장 배춧값 내렸지만… 농가도 소비자도 웃지 못한다
  1. [경찰의날] 대전 112상황실 이가현 경장 "저희가 침착해야 신고자도 안심하죠"
  2. 교육재정부터 아동보호·산림안전까지… 충청권 국감 현안 봇물
  3. 대전 교통사고 잇따라... 2명 숨져
  4. 충남대 통합 재추진 요구 맞서 평의원회 '재투표 불가' 의결…갈등 격화
  5. 허태정 지자체 순회, 원도심 미래 성장 청사진 제시안 나올까

헤드라인 뉴스


대전역세권 사업 2027년 재공모 들어간다… 환승센터 등 나눠 공공투자 전환 여지도

대전역세권 사업 2027년 재공모 들어간다… 환승센터 등 나눠 공공투자 전환 여지도

대전역세권 복합2-1구역 개발사업이 전면 재검토에 들어간다. 한화건설 컨소시엄이 사업을 포기해 계약 해지절차에 들어가면서 대전시가 후속조치에 착수한 것이다. 기존 최고 72층 규모의 건축계획과 주거 및 상업, 업무시설 비율 등을 다시 살펴 사업성을 높여 2027년 하반기 5차 민간사업자 공모에 나선다는 것이 행정당국의 방침이다. 환승센터를 비롯해 공공부문은 분할해 공공투자를 통해 사업시기를 앞당기는 방안까지 검토할 것으로 알려졌다. 21일 대전시에 따르면 코레일은 10월 20일 대전역세권 복합2-1구역 사업시행자인 대전역세권개발PF..

5대 시중은행 대출취급 6개월 내 금융사고 449억... 실효성 있는 대책 시급
5대 시중은행 대출취급 6개월 내 금융사고 449억... 실효성 있는 대책 시급

최근 5년간 5대 시중은행에서 신규 대출 취급 또는 만기 연장 후 6개월 이내 발생한 금융사고가 134건, 관련 대출금액은 449억원을 넘긴 것으로 나타났다. 이 중 KB국민은행의 관련 대출금액이 406억원으로 전체의 90%를 차지했다. 21일 국회 정무위원회 소속 김형연 조국혁신당 의원이 5대 은행(KB국민·신한·하나·우리·NH농협은행)에서 제출받은 자료에 따르면, 2022년부터 2026년 7월까지 대출 취급 또는 만기연장 후 6개월 이내 금융사고가 보고된 사례는 총 134건으로 집계됐다. 대출금액은 449억 2500만원이다. 은..

세종 행정수도법 논의 물꼬 트나…28일 회의 개최 유력
세종 행정수도법 논의 물꼬 트나…28일 회의 개최 유력

세종 행정수도특별법에 대한 논의가 다시 재개될 것으로 전망되면서, 연내 통과 목표를 관철할 수 있을지 주목된다. 국정감사가 마무리 수순에 접어든 가운데 오는 28일 특별법 논의를 위한 회의 개최가 유력시되면서다. 앞선 13일 중앙행정기관의 2차 이전안이 확정·발표되면서, 행정수도특별법 제정안 통과 명분을 더욱 크게 확보한 것도 사실이다. 21일 국회 등에 따르면 국토교통위원회 여·야 간사는 국토법안심사소위원회 개최 일정을 두고 협의를 지속 중이다. 국토위 감사는 23일 종합감사를 끝으로 막을 내린다. 이에 따라 우선 여당인 더불어민..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 대전 3대 하천 가을 꽃단지 ‘인기’ 대전 3대 하천 가을 꽃단지 ‘인기’

  • 대전경찰청, 제81주년 경찰의 날 기념식 개최 대전경찰청, 제81주년 경찰의 날 기념식 개최

  • 사람 키보다 높게 쌓인 건설폐기물 사람 키보다 높게 쌓인 건설폐기물

  • 국회 과방위 국감장에 등장한 휴머노이드 국회 과방위 국감장에 등장한 휴머노이드