🔬 日 박사, 노벨화학상 수상…금속-유기 프레임워크 혁신의 중심
2025년 10월 8일, 스웨덴 왕립과학원 노벨위원회가 올해 노벨화학상 수상자를 발표했습니다. 영광의 주인공은 일본, 호주, 미국 과학자 3인. 이들은 '금속-유기 골격체(MOF)'라는 혁신적인 분자 구조를 개발해 사막에서 물을 만들고, 공기 중 이산화탄소를 포집하는 등 인류의 큰 문제를 해결할 수 있는 길을 열었습니다. 특히 일본은 노벨생리의학상에 이어 올해 두 번째 노벨과학상 수상자를 배출하며 아시아 과학강국의 위상을 다시 한번 입증했습니다.
🏆 영광의 주인공들 - 3인의 화학 혁명가
• 기타가와 스스무 (Susumu Kitagawa, 74세) - 일본 교토대학 교수
• 리처드 롭슨 (Richard Robson, 88세) - 호주 멜버른대학 교수
• 오마르 M. 야기 (Omar M. Yaghi, 60세) - 미국 UC버클리대학 교수
상금: 1100만 스웨덴 크로나 (약 16억 4000만원) 균등 분배
노벨위원회는 "이들이 개발한 MOF는 기체와 기타 화학 물질이 드나들 수 있는 넓은 공간을 지닌 분자 구조물"이라며 "사막의 공기에서 물을 얻고, 대기 중 이산화탄소를 포집하고, 독성 가스를 잡아내고 화학 반응을 촉진하는 등 다양한 활용이 가능하다"고 수상 이유를 밝혔습니다.
🧪 MOF란 무엇인가? 확인하세요
금속-유기 골격체(Metal-Organic Frameworks, MOF)는 금속 이온을 유기 분자로 연결해 만든 다공성 결정 구조입니다. 쉽게 말하면, 무수한 빈방으로 가득 찬 다이아몬드와 같은 구조를 가진 신소재라고 할 수 있습니다. 내부에 큰 빈 공간이 있어 다른 분자들이 자유롭게 드나들 수 있으며, MOF를 이루는 구성 성분을 바꾸면 특정 물질을 선택적으로 포집할 수 있다는 것이 가장 큰 장점입니다.
MOF는 마치 스펀지처럼 내부에 수많은 구멍이 있어서, 원하는 물질만 골라서 잡아둘 수 있습니다. 일반 스펀지가 물을 흡수하듯이, MOF는 이산화탄소, 수분, 독성 가스 등 우리가 잡고 싶은 특정 분자들을 선택적으로 포집합니다. 노벨위원회는 "이후 전 세계 화학자들은 수만 종의 MOF를 만들었고, 그중 일부는 탄소 포집, 물 부족 해결, 환경 정화 등 인류의 큰 문제를 해결하는 데 쓰인다"고 설명했습니다.
🌍 사막에서 물을 만든다? 알아야 할 혁신 기술
MOF의 가장 놀라운 응용 사례는 바로 사막 공기에서 수분을 채취해 물을 만드는 기술입니다. 건조한 사막에서도 공기 중에는 미량의 수분이 존재하는데, MOF가 이 수분을 포집해 물로 만들어내는 것입니다. 물 부족 문제가 심각한 지역에서 획기적인 해결책이 될 수 있는 기술입니다. 또한 공기 중 이산화탄소를 포집해 기후 위기에 대응하고, 자연 분해되지 않는 과불화화합물(PFAS)을 물에서 분리하는 등 환경 문제 해결에도 크게 기여하고 있습니다.
📜 30년 연구의 결실 - MOF 개발 히스토리
MOF 개발의 역사는 1989년으로 거슬러 올라갑니다. 리처드 롭슨 교수가 원자 고유의 성질을 새로운 방식으로 활용하는 실험을 시작했습니다. 그는 양전하를 가진 구리 이온을 네 개의 팔을 가진 분자와 결합시켜, 잘 정돈된 다공성 결정을 만들어냈습니다. 하지만 초기에는 구조가 불안정해 쉽게 붕괴하는 문제가 있었습니다.
여기서 기타가와 교수와 야기 교수가 등장합니다. 기타가와 교수는 1992년부터 기체가 구조물 안팎으로 이동할 수 있음을 보여줬고, 금속-유기물 골격체가 유연하게 설계될 수 있음을 증명했습니다. 야기 교수는 1999년에 안정적인 MOF를 만들고 설계를 통해 원하는 특성의 구조를 만들 수 있음을 입증했습니다. 이렇게 세 사람의 30년에 걸친 연구가 모여 오늘날의 MOF 기술이 완성되었습니다.
🇯🇵 일본, 올해 두 번째 노벨과학상 - 아시아 과학강국의 저력
일본은 이번 노벨화학상으로 올해만 두 번째 노벨과학상 수상자를 배출하게 됐습니다. 10월 6일 발표된 노벨생리의학상 수상자에 사카구치 시몬 일본 오사카대 석좌교수가 포함된 지 불과 이틀 만입니다. 한 해에 두 명의 노벨과학상 수상자를 배출한 것은 2015년 이후 10년 만의 일로, 일본 과학계의 저력을 다시 한번 확인시켜 줬습니다.
일본은 2001년부터 현재까지 비구미제국 중에서 가장 많은 노벨상 수상자를 배출한 나라입니다. 이는 기초과학에 대한 꾸준한 투자와 장기적인 연구 지원 시스템이 만들어낸 결과입니다. 기타가와 스스무 교토대 교수의 수상은 일본 과학계의 탄탄한 기반과 연구 역량을 보여주는 또 하나의 증거가 되었습니다.
🌱 MOF의 미래 - 인류의 큰 문제를 해결할 열쇠
현재 전 세계 화학자들이 만들어낸 MOF는 수만 종에 달합니다. 이들 중 일부는 이미 실용화 단계에 접어들었습니다. 이산화탄소 포집 기술은 탄소 중립 달성에 필수적이며, 수소에너지 저장 기술은 미래 에너지 전환의 핵심입니다. 또한 물이나 토양에 녹아 있는 미량의 유해 화학 물질을 분해하는 기술은 환경 정화에 큰 도움이 됩니다.
• 탄소 포집: 대기 중 이산화탄소를 포집해 기후 위기 대응
• 사막에서 물 공급: 건조한 지역에서 공기 중 수분으로 식수 생산
• 수소에너지 저장: 수소를 안전하게 저장하고 운반
• 환경 정화: PFAS 등 난분해성 물질 제거
• 독성 가스 포집: 산업 현장의 유해 가스 제거
• 화학 반응 촉진: 효율적인 화학 공정 개발
💰 16억원의 상금, 그리고 그 이상의 가치
세 명의 수상자는 1100만 스웨덴 크로나(약 16억 4000만원)의 상금을 똑같이 나눠 받게 됩니다. 하지만 진짜 가치는 돈으로 환산할 수 없습니다. MOF 기술은 물 부족, 기후 변화, 환경 오염 등 인류가 직면한 가장 시급한 문제들을 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 노벨위원회가 이들에게 상을 수여한 이유도 바로 여기에 있습니다.
🌟 과학이 여는 미래
2025년 노벨화학상은 기초과학의 힘을 다시 한번 증명했습니다. 1989년 시작된 작은 실험이 30년이 넘는 시간 동안 발전을 거듭해, 이제는 인류의 생존과 직결된 문제를 해결할 수 있는 기술로 성장했습니다. 기타가와 스스무, 리처드 롭슨, 오마르 야기 세 교수의 헌신적인 연구는 단순히 새로운 물질을 만든 것이 아니라, 인류의 미래를 바꿀 가능성을 열었습니다.
일본은 이번 수상으로 올해만 두 번의 노벨과학상을 거머쥐며 아시아 과학강국의 위상을 다시 한번 확인시켰습니다. 기초과학에 대한 꾸준한 투자와 장기적인 안목이 얼마나 중요한지를 보여주는 사례입니다. 한국도 이제 노벨과학상에 더 가까이 다가가기 위해서는 단기 성과보다는 장기적 관점의 기초연구 지원이 필요하다는 교훈을 얻을 수 있습니다.
사막에서 물을 만들고, 공기 중 탄소를 잡아내는 MOF 기술. 이것은 더 이상 SF 영화 속 이야기가 아닙니다. 노벨화학상 수상자들이 열어준 이 혁신의 문을 통해, 우리는 더 깨끗하고 지속 가능한 미래로 한 걸음 더 나아갈 수 있게 되었습니다. 과학의 힘으로 인류의 난제를 해결하는 그날이 머지않았습니다! 🔬✨