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[IT뉴스]KAIST, 맞춤형 소재 설계기술 개발…탄소 포집·수소 저장 효율 높인다

온카뱅크관리자

2026-08-11 08:37:31

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- 다공성 물질 속 기체 규칙적 배열 ‘가스 격자’ 현상 구현<br>- AI로 원하는 기체 배열에서 출발해 다공성 소재 역설계</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="tkBQBinQZL">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="e29cb0ac2a9cfd7fdfa465658ae2e80c3147c5f0639089ba35baca9363889605" dmcf-pid="FWdcdsOcHn" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="김지한(왼쪽부터) KAIST 생명화학공학과 교수, 김영훈·김도훈 박사과정, 김승우 석사과정.[KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/ned/20260811083252702hhpl.png" data-org-width="967" dmcf-mid="58ryr51yYg" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/ned/20260811083252702hhpl.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            김지한(왼쪽부터) KAIST 생명화학공학과 교수, 김영훈·김도훈 박사과정, 김승우 석사과정.[KAIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="78ec7b73146a143b63da30d435215892e98ddc47c9a032305c27c9bbb434b06a" dmcf-pid="3YJkJOIkti" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 탄소는 더 잘 골라 잡고 수소는 더 효율적으로 저장하는 맞춤형 소재 설계 기술 개발에 성공했다.</p>
          <p contents-hash="944877646d386585e736dd89a6a21db50c18afe9f65dfe7f37dba2d811ca2ff2" dmcf-pid="0GiEiICEXJ" dmcf-ptype="general">KAIST는 생명화학공학과 김지한 교수 연구팀이 작은 구멍이 무수히 뚫린 다공성 물질 안에서 기체를 결정처럼 규칙적으로 ‘줄 세우고’, 원하는 기체 배열을 만드는 소재까지 인공지능(AI)으로 설계하는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="c1997998916642b37faa3ed897003c586211b7ddb3e961a82204184aa9a3cfba" dmcf-pid="pHnDnChD1d" dmcf-ptype="general">연구팀은 미세한 구멍에 기체를 담거나 골라낼 수 있는 금속-유기 골격체(MOF)를 활용했다. MOF는 스펀지가 물을 머금듯 미세한 구멍에 기체를 담을 수 있어 일종의 ‘분자 스펀지’와 같다. 연구팀은 수많은 MOF 구조를 탐색해 기체가 제멋대로 흩어지지 않고 결정처럼 규칙적으로 배열되는 ‘가스 격자(Gas Lattice)’ 현상을 찾아냈으며, AI를 활용해 원하는 기체 배열을 만들어낼 수 있는 새로운 다공성 구조를 직접 설계했다.</p>
          <p contents-hash="2b82df04a4ca9d3fb365f51d7f69274910fceb69e26232ac73b8c921f62a5210" dmcf-pid="UXLwLhlw1e" dmcf-ptype="general">연구팀은 단일 원소 기체인 제논(Xe)을 이용해 이를 확인했다. 방대한 금속-유기 골격체 구조를 탐색한 결과, 특정 코발트 기반 다공성 물질(Co-CAU-36) 안에서 제논이 규칙적인 격자를 이루는 현상을 찾아냈다.</p>
          <p contents-hash="ede891538ed5230f8c6023f5e68ba6f34ca964b25c1739914094fd982076c252" dmcf-pid="uZorolSrtR" dmcf-ptype="general">컴퓨터 시뮬레이션 결과, 제논은 기공 안에 제멋대로 흩어지는 대신 ‘체심 입방 격자(BCC)’라는 일정한 결정 형태로 정렬됐다. 상자 안에 공을 아무렇게나 쏟아 넣는 것이 아니라, 정해진 자리에 공을 하나씩 맞춰 놓은 것처럼 제논 원자들이 일정한 위치에 규칙적으로 자리 잡은 것이다.</p>
          <p contents-hash="89bd701e8a93ee6ea424869cc1d2e5a0663d8780e714f4c8904b3f58d2d6d392" dmcf-pid="75gmgSvm5M" dmcf-ptype="general">이는 MOF의 미세한 기공이 일종의 ‘틀’ 역할을 해 제논 원자들이 자리 잡을 위치를 유도했기 때문이다. 즉, 기체 자체에 극한의 조건을 가해 결정화하는 것과 달리, 기체가 들어가는 공간을 이용해 규칙적인 배열을 만들어낸 것이다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="45dacb7e6bfc288cd1589a84c566579ef885a965b62a95e723b73d53f102edd9" dmcf-pid="z1asavTs5x" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="기존 흡착제 중심 설계와 가스 격자를 포함한 가스 격자 디자인 비교.[KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/ned/20260811083252923qban.png" data-org-width="1026" dmcf-mid="1uESEHXSto" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/ned/20260811083252923qban.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            기존 흡착제 중심 설계와 가스 격자를 포함한 가스 격자 디자인 비교.[KAIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="9f100ec61d9cf54c5745b51f0ff58a6c0c1c6447c3e73bd85cae686cbc417990" dmcf-pid="qSxaxDwa1Q" dmcf-ptype="general">특히 서로 다른 기체를 섞었을 때는 흥미로운 분리 현상도 나타났다. 산업적으로 분리 가치가 높은 제논(Xe)과 크립톤(Kr)을 함께 넣자 제논이 먼저 규칙적인 껍질 형태의 격자를 만들고, 크립톤은 그 중심부에 자리 잡았다. 두 기체가 뒤섞이는 대신 서로 다른 공간에 나뉘어 자리 잡은 것이다.</p>
          <p contents-hash="01b090ad47881723383a977c23fc4077627015092d8a409370eb369fb431d078" dmcf-pid="BvMNMwrN5P" dmcf-ptype="general">향후 이 기술이 이산화탄소와 수소 등 다양한 기체로 확대되면, 목적에 따라 필요한 기체를 선택적으로 포집·분리하거나 효율적으로 저장하는 소재 설계에 활용될 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="09d2a752e68bb2ada0ef24383bcac4dde49ce1f73acd730f0f9b3f23237a443f" dmcf-pid="bTRjRrmjY6" dmcf-ptype="general">김지한 교수는 “이번 연구의 핵심은 MOF 내부에서 기체가 단순히 흡착되는 것이 아니라 골격 유도형 가스 격자라는 구조적으로 정의된 질서 상태를 형성할 수 있음을 제시한 것”이라며 “가스 저장, 선택적 흡착 분리, 감응 소재, 막 분리 소재 등으로 확장 가능성이 있다”고 말했다.</p>
          <p contents-hash="9b24aa6771cbc7ecfd0caf4fc9a302b76752bda06bd51d1ec2f529346fbb41ca" dmcf-pid="KyeAemsAZ8" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 6월 23일 게재됐다.</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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