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. 취임 100일 맞은 허태정 대전시장 "국가반도체연구소 유치, 2차 공공기관 이전에 총력"
  2. 대전샛 발사 24시간 통신 연결 없어…"궤도에 있으나 전파간섭 추정돼"
  3. 축구대표팀 ‘병역 논란’ 후폭풍…53년 병역특례 폐지 수순 밟나
  4. [홍석환의 3분 경영] 요즘 사원에게 Loyalty를 물어보면?
  5. 유생복 입고 붓글씨 쓰며 한글 가치 되새긴 한기대 학생들
  1. 출범 100일 장기수 천안시장 , "천안은 더욱 성장 가능한 도시, 일할 수 있는 환경 만들 것"
  2. 배움의 무대에 창작과 도전을 더하다… 백석문화대 다빈치아카데미 성료
  3. 천안법원, 음주운전 차량 뒤따라가 돈 갈취한 상습공갈범 '징역 2년 4월'
  4. 한기대 앵커사업단, '예비창업부터 글로벌 진출까지' 맞춤형 지원 결실
  5. 상명대 디자인코랩, 안동 전통문화 담은 기념품 개발·현장 판매

헤드라인 뉴스


대전샛-1 최초 교신 성공 대전 우주기업 도약 모멘텀

대전샛-1 최초 교신 성공 대전 우주기업 도약 모멘텀

누리호 5차 탑재돼 우주로 향한 대전샛-1(DaejeonSAT-1)이 지상국과의 최초 교신에 성공했다. 대전시는 9일 보도자료를 통해 이같이 밝혔다. 시에 따르면 대전샛-1은 발사 후 예정된 절차에 따라 우주공간에서 위성의 자세를 안정화하고 지상국과의 통신 연결을 시도했다. 이어 지상국을 통해 위성의 신호가 정상적으로 수신되면서 8일 23시 20분 6차 교신 시도 끝에 양방향 교신에 성공했다. 대전샛-1 주요 기능에도 이상이 발견되지 않았다고 시는 덧붙였다. 시스템 운용모드, 배터리팩, 자세제어 모드, 위성체 EOC 카메라의 지구..

국가유산청 국감, 종묘 앞 세운4구역 놓고 여야 공방
국가유산청 국감, 종묘 앞 세운4구역 놓고 여야 공방

8일 진행된 국회 문화체육관광위원회의 국가유산청 국정감사에선 종묘 앞 세운4구역 재개발을 놓고 여야가 치열한 공방을 벌였다. 세운4구역 건축물 높이 상향과 영향평가를 거치지 않은 사업 추진, 태릉CC 주택공급 계획과의 형평성 문제가 집중적으로 다뤄졌는데, 허민 국가유산청장은 세계유산영향평가(HIA)를 통해 보존과 개발의 균형을 찾아야 한다는 입장을 밝혔다. 이날 국감에서 더불어민주당은 세계유산영향평가 없이 사업을 추진하는 서울시를 비판한 반면 국민의힘은 국가유산청이 정부의 태릉CC 개발과 서울시의 세운4구역 개발에 다른 잣대를 적용..

응급실 인력난에 트램 상권 불편까지… 허태정, 취임 100일 맞아 민생현장 점검
응급실 인력난에 트램 상권 불편까지… 허태정, 취임 100일 맞아 민생현장 점검

허태정 대전시장이 민선 9기 취임 100일을 맞아 응급의료 현장과 트램 공사로 불편을 겪는 상권을 잇달아 찾았다. 허 시장은 8일 충남대학교병원 권역응급의료센터를 방문해 대전형 응급환자 이송·수용체계 운영 상황을 점검하고 의료진과 소방 등 현장 관계자들의 의견을 들었다. 대전형 응급의료체계는 환자 중증도에 따라 이송·수용 기준을 마련하고 소방과 의료기관 간 협력을 강화해 응급환자의 이송부터 수용, 최종 치료까지 연결하는 체계다. 이날 충남대병원은 국정감사 일정으로 병원장이 참석하지 못한 가운데 공공부원장과 응급의료센터장, 응급의료과..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 모래판 위에서 펼쳐진 한판 승부 모래판 위에서 펼쳐진 한판 승부

  • 수확 앞둔 황금 들녘 수확 앞둔 황금 들녘

  • ‘와! 성공이다’ 대전샛 개발자들 누리호 발사 성공에 환호 ‘와! 성공이다’ 대전샛 개발자들 누리호 발사 성공에 환호

  • ‘은행 열매를 피해라’ ‘은행 열매를 피해라’