2025년 노벨화학상은 기후 위기 대응을 위한 핵심 원천 기술로 꼽히는 'MOF'(금속유기 골격체)를 개발한 화학자 3인에게 돌아갔다.
8일(현지 시각) 스웨덴왕립과학원은 올해 노벨화학상 수상자로 를 키타가와 스스무(74) 일본 교토대 교수, 리차드 롭손(88) 호주 멜버른대 교수, 오마르 야기(60) 미국 버클리캘리포니아대 교수를 선정했다.
노벨위원회는 "새로운 유형의 분자 구조를 개발해 (연구자들이) 사막의 공기에서 물을 수확하고 물에서 오염 물질을 추출하며 이산화탄소를 포집하고 수소를 저장할 수 있게 됐다"며 선정 이유를 밝혔다.
MOF(Metal-Organic Framework·금속유기 골격체)는 구리, 철 같은 금속 이온과 유기 리간드를 결합해 만든 3차원 다공성(구멍이 많은) 물질이다. 리간드는 금속 이온을 단단히 결합하는 분자나 이온을 말한다. MOF 1g에 축구 경기장 하나가 통째로 들어갈 정도로 표면적이 넓다. 또 정교하고 미세한 구멍이 많아 외부 기체나 분자가 자유롭게 드나들 수 있다. 말하자면 금속으로 만든 일종의 '매우 넓은 스펀지'다.
이런 성질 때문에 MOF는 이산화탄소를 포집해 대기 중 이산화탄소 농도를 줄이는 기술인 '이산화탄소 포집'(CCS)을 비롯해 수소 저장, 수분 저장 등 기후 위기 대응을 위한 신기술의 핵심 원리로 자리 잡았다. 표면적이 넓고 기공이 많은 만큼 다량의 외부 기체를 MOF에 잘 흡착시킬 수 있다.
노벨화학상을 수상한 키타가와 스스무 일본 교토대 공학대학원 교수, 리처드 롭손 호주 멜버른대 교수, 오마르 야기 미국 버클리캘리포니아대 화학과 교수는 MOF의 개념을 처음으로 정립하고 실제 기후 공학 분야에서의 응용 가능성을 연 연구자들이다.
영국 출신의 롭슨 교수는 1989년 3차원 형태의 무기-유기 결합 구조를 처음으로 제안함으로써 MOF의 기반이 되는 초기 개념을 마련한 것으로 평가받는다. 일본 출신의 키타가와 교수는 '역동성'과 '유연성'이라는 MOF의 성질을 처음으로 확인했다. 이를 통해 MOF가 다른 다공성 물질과 어떤 차이가 있는지 규명했다. 요르단 출신의 야기 교수는 MOF라는 용어를 처음 붙였으며 구체적인 설계 원리를 확립했다.
야기 교수와 MOF를 공동 연구한 우리나라의 김자헌 숭실대 화학과 교수는 "고체 화합물을 설계할 때는 구조와 기능을 함께 고려해야 하는데, 야기 교수와 기타가와 교수는 화합물에 적용할 수 있는 규칙을 계속해서 정립함으로써 수많은 후속 연구자가 고체 화합물의 설계 결과를 예측할 수 있게 됐다"며 "화학 분야를 전반적으로 확장한 연구"라고 했다.
아울러 2012년~2016년 야기 교수 연구실에서 박사후연구원 시절을 보낸 최경민 숙명여대 화공생명공학부 교수는 "야기 교수는 굉장히 철저하고 단 한 번의 양보도 없이 완벽성을 추구하는 연구자"라고 회상하며 "언젠가는 노벨상을 받을 것이라 생각했다"고 전했다. 또 그는 "MOF는 국내에서 최근 개발한 공기청정기 필터에도 적용된 기술로 탈취 성능을 2배 높인 게 특징"이라며 "이번 수상을 계기로 MOF를 활용한 제품이 더욱 다양화될 것으로 생각한다"고 했다.
한편 올해 노벨화학상 수상자에게는 상금 약 16억원이 주어진다. 수상자가 3명인 경우 상금을 3분의 1씩 나눠 갖는다. 시상식은 오는 12월 스웨덴 스톡홀름에서 열린다.