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. 대전 수소트램 ‘유지냐 변경이냐’…민선 9기 고심
  2. 수사 중요성 커졌는데 '베테랑'은 부족… 대전경찰 인사 시험대
  3. 세종도시교통공사 '내부 갑질' 논란 반복… 자정 시스템 없나
  4. [기고] 대학 간 경계 허무는 충청권 국립대 연합체계
  5. 아산시, 온양 원도심 도시 재생 추진
  1. 방산 집적화 중인 충청권… 중수청 방위사업 전문조직은 수원에
  2. 충청권서 5년새 요양병원 21개 문닫아…"노인환자 진료공백 없도록 관리를"
  3. [시간속의 대전]1. 대전시민회관 그리고 '우뢰매'의 기억
  4. 고도화되는 드론 위협… 육군 32사단, 국가중요시설 방어훈련
  5. 부축빼기 절도범의 과감한 중고거래! 경찰~ 그거 제가살게요(영상있음)

헤드라인 뉴스


허태정 대전시장 “트램 2030년 완공 지킨다”…수소 방식은 재검토

허태정 대전시장 “트램 2030년 완공 지킨다”…수소 방식은 재검토

<속보> 대전 도시철도 2호선 수소트램 도입 재검토에 나선 허태정 시장이 20일 "급전방식 교체 여부에 대해 조만간 결론 내릴 것"이라고 강조했다. 허 시장은 이날 출입기자단과의 간담회에서 2030년 트램 완공 의지를 표명하며 이같이 밝혔다. 이 같은 언급은 트램 완공 시점을 2030년 당초 계획대로 추진하되 수소연료전지 방식을 유지할지, 다른 급전방식으로 전환할지 최종 판단 단계에 있다는 것으로 풀이된다. <본보 8월 19·20일 자 1·2면 보도> 허태정 대전시장은 "트램에 대해선 두 가지 선택지를 고민 중"이라며 "하나는 급전..

코픽스 상승에 주담대 변동금리 인상세... 고정·변동형 두고 셈법 복잡
코픽스 상승에 주담대 변동금리 인상세... 고정·변동형 두고 셈법 복잡

은행권 주택담보대출 변동금리 기준인 코픽스가 지속적인 상승세를 보이며 대출 차주들의 부담을 키우는 모습이다. 4개월 연속 상승한 코픽스가 1년 7개월 만에 최고 수준을 기록하며 가파르게 오르고 있는데, 차주들은 고정형과 변동형을 두고 셈법이 복잡하다. 20일 금융권 등에 따르면 7월 신규 취급액 기준 코픽스는 전달(연 3.05%)보다 0.13%포인트 높은 3.18%로 집계됐다. 이는 2024년 12월 3.22%를 기록한 이후 1년 7개월 만에 최고 수준이다. 코픽스는 국내 8개 은행이 조달한 자금의 가중평균금리로, 은행이 실제 취급..

김민석 첫 충청행보 세종… `행정수도 설계자` 이해찬 정치 유산 잇는다
김민석 첫 충청행보 세종… '행정수도 설계자' 이해찬 정치 유산 잇는다

더불어민주당 사령탑에 오른 김민석 신임 당대표가 취임 후 첫 충청권 방문지로 행정수도 세종을 찾았다. '행정수도 설계자'로 일컫는 이해찬의 정치적 유산을 계승하겠단 의지와 함께, 민주당의 연속 집권을 위한 정치적 방향성을 선언했다는 점에서 상징성이 크다. 특히 행정수도특별법 당론 채택과 세계 유일의 'AI 국회'를 표방한 세종의사당 건립 의지를 밝힌 만큼, 김 대표가 행정수도 완성에 대한 민주당의 실천 의지를 얼마나 구체화할지 지역사회의 이목이 집중되고 있다. 김민석 대표는 20일 오전 세종시 은하수공원에 안장된 故 이해찬 전 국무..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘소방차 길 터주기는 의무입니다’ ‘소방차 길 터주기는 의무입니다’

  • ‘더위야 가라’…도심 속 숲길 걸으며 休 ‘더위야 가라’…도심 속 숲길 걸으며 休

  • ‘방독면 착용은 이렇게’ ‘방독면 착용은 이렇게’

  • 폭발물 테러 및 화재 대응 훈련 폭발물 테러 및 화재 대응 훈련