제멋대로 움직이던 기체 ‘줄 세웠다’…KAIST, ‘가스 격자’ 세계 첫 구현

카이스트(KAIST)는 김지한 생명화학공학과 교수팀이 미세 구멍이 난 ‘분자 스펀지’ 안에서 기체 분자가 규칙적으로 배열되는 ‘가스 격자’ 현상을 세계 최초로 구현했다고 11일 밝혔다. 이산화탄소는 더 정교하게 포집하고 수소는 효율적으로 저장하는 맞춤형 소재 개발의 길을 열었다는 평가다.연구팀은 미세 구멍에 기체를 담거나 골라낼 수 있는 금속 유기 골격체(MOF)를 활용해 이같은 결과를 확인했다. 코발트 기반 다공성 물질(분자 스펀지) 안에 제논(Xe)을 넣자 일정한 입방 격자 형태로 정렬되는 것을 확인한 것. 제논과 크립톤(Kr)을 함께 넣자 두 기체가 중심과 껍질로 나뉘는 새로운 분리 현상도 새롭게 발견했다.연구팀은 AI 기계학습을 이용해 원하는 기체 배열에 맞는 다공성 구조를 역설계하는 데도 성공했다. 이 기술은 이산화탄소 포집과 수소 저장용 소재 개발에 활용될 것으로 보인다. 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 최근 게재됐다.