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. 제천시장기 파크 골프대회 개막식서 항의 소동… 시장 축사 중단
  2. 충남도 인구 214만 돌파…사상 최대치 경신
  3. 아산시, '선장포 노을맛집' 축제 성료
  4. 2금융권 예금금리 높이며 금리경쟁 대열 합류... 대전 비은행금융기관 수신도 늘까
  5. 추미애 경기도 지사, 농업인 보호 의지 밝혀
  1. 김종서 장군 역사적 가치 널리… 세종시, 해군과 교류 넓힌다
  2. [2026 청양 어린이 안전골든벨] 청양 퀴즈왕 '청양초 5학년 박찬희'… "내년 2연패 도전할 것"
  3. [공주다문화] 한국전력공사 공주청양지사, 추석 명절 맞아 공주시가족센터에 온정의 식료품 키트 후원
  4. [2026 청양 어린이 안전골든벨] 퀴즈왕 자리 놓고 5학년vs3학년 치열한 경쟁… 패자부활전서 기사회생 한 5학년 청양 퀴즈왕 등극
  5. [논산다문화] 후무스와 피데로 맛보는 튀르키예의 따뜻한 환대

헤드라인 뉴스


통합 국군사관학교 대전 창설 제동 걸리나… 정부가 띄우고 지역은 부담만

통합 국군사관학교 대전 창설 제동 걸리나… 정부가 띄우고 지역은 부담만

이재명 정부가 약속한 통합 국군사관학교 대전 창설이 자칫 제동 걸리지 않을지 우려가 크다. 강신철 국방부 장관이 정부가 대전 자운대로 발표한 통합 사관학교 위치를 재조정할 수 있음을 시사하는 발언을 했기 때문이다. 충청권에선 불과 수개월 만에 정부의 국방 현안이 손바닥 뒤집듯 번복되는 건 아니냐는 걱정이 나온다. 대전시 역시 통합 국군사 창설을 염두해 두고 관련 정책을 준비해 왔지만, 오락가락하는 정부 방침에 부담만 떠안게 될 처지다. 강신철 국방부 장관은 9일 서울 국방부 청사에서 각 군 사관학교 총동창회장들과 만나 국군사관학교..

충남 4개 권역, 해수부 ‘어촌뉴딜3.0’ 공모 선정 쾌거
충남 4개 권역, 해수부 ‘어촌뉴딜3.0’ 공모 선정 쾌거

충남도는 해양수산부 주관 '2027년도 어촌뉴딜3.0 사업' 공모에서 4개 시군 4개 권역이 최종 대상지로 선정돼 총 400억 원(국비 280억 원, 지방비 120억 원)을 확보했다고 9일 밝혔다. '어촌뉴딜3.0'은 인구 감소와 고령화로 인한 어촌 소멸 위기를 극복하고, 청년 및 귀어·귀촌 세대의 안정적인 유입·정착을 도모하기 위해 열악한 어항·정주 환경을 대대적으로 개선하고 자립형 경제·생활 플랫폼을 조성하는 사업이다. 이번 공모에는 도내 5개 시군에서 6개 권역을 신청했으며, 치열한 평가를 거쳐 전국 40개 선정 대상지(경제도..

이 대통령 "소방 재원 안정적 확보·국민 안전 투자도 확대" 약속
이 대통령 "소방 재원 안정적 확보·국민 안전 투자도 확대" 약속

이재명 대통령은 9일 "소방 재원을 안정적으로 확보하고 국민 안전을 위한 투자도 더욱 확대해 나가겠다"고 밝혔다. 이 대통령은 이날 오전 세종시 나성동에 있는 세종예술의전당에서 '목숨을 살리고 세상을 지키는 작은 신, 대한민국 소방'을 주제로 열린 제64주년 소방의 날 기념식 기념사를 통해서다. 이 대통령은 "대한민국 소방은 한 치 앞이 보이지 않는 불길 속과 언제 무너질지 모르는 건물 안에서 국민의 생명을 구해내며 작은 신의 역할을 대신하는 영웅"이라며 유능한 소방관이자 든든한 남편, 자랑스러운 아버지를 떠나보낸 유가족을 위로를..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 2026년산 공공비축미곡 매입 2026년산 공공비축미곡 매입

  • 이재명 대통령, 제64주년 소방의 날 기념식 참석 이재명 대통령, 제64주년 소방의 날 기념식 참석

  • 대전 국제 와인엑스포 ‘북적’ 대전 국제 와인엑스포 ‘북적’

  • 깊어가는 가을과 낙엽 깊어가는 가을과 낙엽