KAIST, 기체 줄 세우는 기술 개발…탄소 포집·수소 저장 새 길

생명화학공학과 김지한 교수팀다공성 물질 속 기체를 결정처럼 규칙적으로 배열‘가스 격자’ 현상 세계 첫 구현AI로 원하는 기체 배열에서 출발해 이에 맞는 다공성 소재 역설계 등록 2026-08-11 오전 9:14:37 수정 2026-08-11 오후 7:07:19 가 가 [이데일리 안유리 기자] KAIST 연구진이 기체를 원하는 모양으로 ‘줄 세우는’ 새로운 소재 설계 기술을 개발했다. 향후 이산화탄소와 수소 등에 적용되면, 기후 변화를 일으키는 탄소는 더 잘 골라 잡고 수소는 더 효율적으로 저장하는 맞춤형 소재 개발을 앞당길 것으로 기대된다. KAIST 생명화학공학과 김지한 교수(왼쪽부터), 김영훈·김도훈 박사과정, 김승우 석사과정. 오른쪽 위는 서울대학교 재료공학부 임윤성 박사. (사진=KAIST)KAIST는 생명화학공학과 김지한 교수 연구팀이 아주 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. 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, 나아가 AI를 활용해 원하는 기체 배열을 만들어낼 수 있는 새로운 다공성 구조를 직접 설계하는 데도 성공했다. 지금까지 다공성 소재 연구에서는 기체가 얼마나 많이 흡착되는지가 주요 관심사였다. 기체 분자 역시 소재 내부의 빈 공간에 무질서하게 흩어져 붙는다고 여겨져 왔다. 연구팀은 여기서 한발 더 나아가, 기체가 들어가는 미세 공간을 정교하게 설계하면 기체가 자리 잡는 위치와 배열까지 조절할 수 있다는 가능성에 주목했다. 쉽게 말해 기체를 담는 ‘그릇’의 크기만 키우는 것이 아니라, 그 안에서 기체가 어디에 자리 잡을지까지 설계하겠다는 것이다. 기존의 흡착제 중심 설계와 가스 격자를 포함한 가스 격자 디자인 비교. 기존 설계는 금속과 리간드를 조절해 흡착제-기체 상호작용을 최적화하고 무질서한 흡착상을 다루는 반면, 가스 격자 디자인은 기공 내 기체-기체 상관관계와 구조화된 배열까지 설계 대상으로 포함하여 질서화된 흡착상과 보다 제어 가능한 흡...