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기체를 결정처럼 줄 세웠다…KAIST, AI로 다공성 소재 역설계
[경제일보] KAIST 연구진이 다공성 물질 안에서 기체 분자를 결정처럼 규칙적으로 배열하고, 원하는 배열을 만들어내는 소재를 인공지능(AI)으로 거꾸로 설계하는 기술을 내놨다. 생명화학공학과 김지한 교수 연구팀의 성과로, KAIST는 11일 이같이 밝혔다. 연구에 쓰인 금속-유기 골격체(MOF)는 금속과 유기물이 결합해 만들어진 결정성 물질로, 나노미터 크기의 구멍이 무수히 뚫려 있다. 스펀지가 물을 머금듯 미세 기공에 기체를 담는다. 그동안 이 분야 연구는 얼마나 많은 기체를 붙잡아 두느냐에 집중돼 있었고, 기공 안에 들어간 기체 분자는 무질서하게 흩어져 붙는다고 여겨졌다. 연구팀은 기공 구조를 정교하게 설계하면 기체가 자리 잡는 위치까지 조절할 수 있다고 봤다. 단일 원소 기체인 제논(Xe)으로 확인 작업을 했다. 방대한 MOF 구조를 탐색한 끝에 코발트 기반 물질 Co-CAU-36에서 제논이 규칙적인 격자를 이루는 현상을 찾아냈다. 컴퓨터 시뮬레이션(GCMC) 결과 제논 원자들은 기공 안에 흩어지는 대신 체심 입방 격자(BCC) 형태로 정렬됐다. 기공이 일종의 틀 역할을 해 원자가 앉을 자리를 유도한 것이다. 기체에 극저온이나 고압 같은 극한 조건을 걸어 결정화하는 방식과는 접근이 다르다. 제논과 크립톤(Kr)을 함께 넣었을 때는 두 기체가 공간적으로 갈라졌다. 제논이 먼저 껍질 형태의 격자를 만들고 크립톤이 그 중심부에 자리 잡았다. 기존 분리 기술이 소재에 더 잘 달라붙는 기체를 골라내는 방식이었다면, 배열 차이로 기체가 나뉘는 경로를 확인한 셈이다. 제논과 크립톤은 대기 중 함유량이 각각 0.1ppm 안팎에 그쳐 지금은 공기를 극저온에서 증류해 뽑아낸다. 에너지 비용이 크고 공급도 불안정하다. 반도체 식각 공정과 위성 추진, 의료용 마취에 쓰이는 산업 가스여서 분리 방식이 바뀌면 파급이 작지 않다. 연구팀은 여기서 방향을 뒤집었다. 좋은 소재를 먼저 찾고 그 안에서 기체 거동을 확인하는 대신, 원하는 기체 배열을 먼저 정하고 그에 맞는 다공성 구조를 찾아가는 역설계를 시도했다. 기계학습과 유전 알고리즘을 결합한 방식으로 체심 입방(BCC)과 면심 입방(FCC) 형태의 배열을 만들어내는 새로운 구조를 설계했다. 김 교수 연구팀은 챗GPT 계열 언어모델을 활용해 MOF를 다루는 '챗MOF'와 트랜스포머 기반 다공성 소재 물성 예측 모델을 내놓는 등 AI를 소재 설계에 붙이는 연구를 이어왔다. 이번 성과는 그 흐름 위에서 예측을 넘어 구조 생성으로 넘어간 사례다. 다만 확인은 계산과 시뮬레이션 단계에서 이뤄졌다. 향후 이산화탄소와 수소로 적용 범위가 넓어지면 탄소 포집·분리와 수소 저장 소재 설계에 쓰일 수 있다. 분자의 위치와 배열에 따라 반응이 달라지는 촉매 분야로도 확장 가능성이 있다. 이번 연구에는 김영훈·김도훈 박사과정이 공동 제1저자로, 김승우 석사과정과 임윤성 박사가 제2저자로 참여했다. 논문은 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈에 6월 23일 온라인 게재됐다. 과학기술정보통신부 한국연구재단의 이종소재지원사업과 탑-티어 연구기관 간 협력 플랫폼 구축·공동연구 지원사업의 지원을 받았다. 김지한 교수는 "이번 연구는 기체를 다공성 물질 안에서 결정처럼 줄 세운 첫 사례"라며 "기체를 얼마나 많이 담을지만 고민하던 데서 나아가, 원하는 배열까지 설계할 수 있는 새로운 가능성을 열었다"고 말했다.
2026-08-11 10:06:15
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KAIST, ESS 전해질 생산 67% 단축…흐름전지 원가 병목 풀었다
[경제일보] 대용량 에너지저장장치(ESS)용 바나듐 전해질의 생산 시간을 67% 줄이는 공정이 나왔다. 흐름전지는 전해질 자체가 전기를 저장하는 매질이어서 전지 가격의 30~50%가 전해질에서 나온다. 생산 공정을 줄이는 일이 곧 시스템 가격을 건드리는 구조다. KAIST는 김희탁 생명화학공학과 교수 연구팀이 바나듐 레독스 흐름전지(VRFB)의 초기 구동용 전해질인 'V3.5+'를 빠르게 생산하는 공정을 개발했다고 5일 밝혔다. VRFB는 바나듐이 녹은 액체 전해질을 외부 탱크에 담아 순환시키며 충·방전한다. 탱크를 키우면 저장 용량이 늘어 출력과 용량을 따로 설계할 수 있고, 물을 기반으로 한 전해질이라 발화 위험이 낮다. 24시간 멈출 수 없는 AI 데이터센터의 보조 전원이나 태양광·풍력의 출력 변동을 받아내는 장주기 저장 용도로 거론되는 이유다. 문제는 그 전해질을 만드는 데 걸리는 시간이었다. 기존 공정은 5가 바나듐 전구체를 환원제로 4가까지 낮춘 뒤, 전기를 흘려 3.5가로 맞추는 2단계를 거친다. 마지막 전기분해 단계가 설비값과 전력비를 동시에 잡아먹으면서 대량 생산의 발목을 잡아왔다. 연구팀이 짚어낸 것은 병목의 위치다. 화학 환원은 평균 산화수가 약 +4.1에 이르는 지점부터 반응 속도가 급격히 떨어졌다. 연구팀은 바로 이 지점에서 전기분해 대신 백금-탄소(Pt/C) 촉매를 투입하도록 전환 시점을 다시 잡았다. 공정 전체를 바꾸는 대신 가장 느린 구간만 갈아 끼운 셈이다. 전환 시점을 앞당길 수 있었던 근거는 촉매 수명 분석에 있다. 강한 산화성 전해액 안에서 Pt/C 촉매는 탄소 지지체가 부식되고 백금 입자가 뭉치며 성능이 떨어진다. 연구팀은 촉매가 안정적으로 버티는 산화수 범위를 열역학적으로 규명하고, 촉매가 열화되면 반응 속도 상수가 줄어 생산 시간이 늘어난다는 점에 착안해 속도론 기반 가속 수명 평가법을 새로 만들었다. 이를 통해 2500회 이상 반복 생산에도 성능이 유지되는 것을 확인했다. 생산 시간은 기존의 3분의 1 수준으로 줄었고, 환원제로 쓴 옥살산 잔류물도 함께 제거됐다. 이번 성과는 김 교수팀이 7년 가까이 이어온 작업의 연장선에 있다. 연구팀은 2019년 한국에너지기술연구원과 함께 전기분해를 촉매 반응으로 대체하는 공정을 내놓아 생산 비용을 40% 낮췄고, 2021년에는 대용량 촉매 반응기로 연속 생산을 실증했다. 당시 남아 있던 과제가 화학 환원과 촉매 환원 사이의 전환 지점을 어디로 잡느냐였고, 이번 연구가 그 답을 산화수 수준에서 제시했다. 산업 적용을 좌우하는 대목은 설비 교체가 필요 없다는 점이다. 이미 상용화된 촉매를 쓰기 때문에 현재 가동 중인 바나듐 전해질 라인에 그대로 얹을 수 있다. 이번 연구는 롯데케미칼 지원으로 수행됐고, 관련 공정 기술은 롯데케미칼과 공동으로 국내 특허 등록을 마쳤다. 해외 특허도 출원 상태다. 롯데케미칼은 2019년부터 바나듐 전해액 사업을 준비해 왔고 2022년 바나듐 배터리 기업 스탠다드에너지에 650억원을 투입해 2대 주주에 올랐다. 전해액 국산화 측면에서도 의미가 있다. 국내 바나듐 전해액은 그동안 수입 의존도가 높았고, 중국 업체들이 수직계열화를 앞세워 저가 공급에 나서면서 가격 격차가 벌어져 있다. 국내 ESS 보급의 주된 통로인 전력거래소 중앙계약시장 물량은 리튬인산철(LFP) 배터리가 대부분 가져갔다. 흐름전지가 이 판에 끼려면 안전성 논리만으로는 부족하고 전해질 원가부터 낮춰야 한다. 김희탁 교수는 "이번 연구는 대용량 배터리 상용화의 가장 큰 숙제였던 전해질 생산 과정을 반응공학적으로 정밀 분석해 새롭게 설계한 성과"라며 "촉매가 전해액 환경에서 손상되지 않고 안정적으로 작동하는 조건을 과학적으로 규명해 산업 현장의 생산 병목을 해결한 만큼 대용량 에너지저장 기술의 상용화를 크게 앞당길 것으로 기대한다"고 말했다. 연구는 석경화 박사과정이 제1저자로 주도했다. 결과는 국제학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼즈에 지난 5월 7일 온라인 게재됐고, 9월 초 공개되는 34호 표지논문으로 선정됐다.
2026-08-05 14:09:16
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탄핵된 전직 대통령까지 나선 보수, 표 결집할까
[경제일보] 6·3 지방선거 막판, 보수 진영의 선거판에 뜻밖의 장면이 등장했다. 박근혜 전 대통령이 대구 칠성시장에 이어 충청권까지 발걸음을 넓히며 국민의힘 후보 지원에 나섰다. 박 전 대통령은 지난 23일 추경호 국민의힘 대구시장 후보와 대구 칠성시장을 찾은 데 이어 25일 충북 옥천의 육영수 여사 생가와 대전, 충남 공주 산성시장 등을 방문했다. 이후 PK(부산·경남)와 강원 방문도 예고된 상태다. 박 전 대통령은 보수 정치의 상징적 인물인 동시에 헌정 사상 첫 탄핵 대통령이다. 한때 ‘선거의 여왕’으로 불렸지만 지금은 보수의 영광과 상처를 함께 상징하는 인물이다. 그런 그가 지방선거 접전지에 직접 등장했다는 것은 국민의힘이 이번 선거를 단순한 지방권력 경쟁이 아니라 보수 생존의 총력전으로 보고 있다는 뜻이다. 선거 초반 분위기는 집권당인 더불어민주당 우세였다. 이재명 정부 출범 1년 평가론과 여당 프리미엄, 윤석열 전 대통령 탄핵 이후 보수 진영의 수세가 겹치며 민주당 압승론까지 거론됐다. 그러나 시간이 흐르면서 판세는 단순하지 않게 변했다. 최근 각종 여론조사 흐름은 서울과 영남권, 충청권 등에서 경합지가 늘고 있다. 초반 ‘여당 독주’ 구도가 막판 ‘혼전’ 구도로 바뀌고 있다는 분석도 나온다. 박 전 대통령의 등장은 이 흐름 위에 얹힌 정치적 촉매다. 그는 긴 연설을 하지 않아도 보수 핵심 지지층에게 강한 신호를 보낼 수 있는 인물이다. 특히 대구·경북, 충청 일부 지역에서 박 전 대통령의 존재감은 아직 작지 않다. ‘정권을 빼앗겼다’는 위기감, ‘보수가 더 밀리면 안 된다’는 방어 심리, ‘그래도 우리가 남이냐”는 보수정서가 그의 방문을 계기로 다시 결집할 수 있다. 국민의힘 입장에선 절박한 선택이다. 선거 막판 승부는 중도 확장과 지지층 결집의 균형에서 갈린다. 여당이 압승 분위기에 취해 투표율 관리에 실패하면 보수 결집은 실제 의석과 지방권력으로 이어질 수 있다. 특히 사전투표가 5월 29~30일 진행되고, 5월 28일부터는 여론조사 공표가 금지된다. 박 전 대통령의 순회 일정이 바로 그 직전 집중되는 것은 우연으로 보기 어렵다. 하지만 박근혜 카드에는 분명한 한계도 있다. 탄핵의 기억은 아직 한국 정치의 현재형이다. 보수 내부 결집에는 효과가 있을 수 있지만 중도층과 청년층에는 역효과를 낼 수 있다. 국민의힘이 미래 비전보다 과거 상징에 기대는 정당으로 비친다면 박 전 대통령의 등장은 약이 아니라 독이 될 수 있다. 선거의 여왕이라는 이름이 모든 선거에서 통하는 주문은 아니다. 정치는 기억의 싸움이자 미래의 경쟁이다. 박 전 대통령을 불러낸 보수의 선택은 과거 지지층을 깨우는 데는 유효할 수 있다. 그러나 지방선거는 결국 주민의 삶을 묻는 선거다. 교통, 주거, 일자리, 지방재정, 산업전환, 돌봄의 해법을 내놓지 못한 채 상징 정치만 앞세우면 유권자는 피로감을 느낄 수밖에 없다. 민주당도 안심할 처지가 아니다. 상대가 탄핵된 전직 대통령까지 앞세웠다고 해서 도덕적 우위만 강조하는 선거로는 부족하다. 여당은 지방권력을 맡길 만한 정책 능력과 책임 있는 재정 구상을 보여줘야 한다. 민심은 여당의 오만에도, 야당의 회귀 본능에도 냉정하다. 박 전 대통령의 지원유세는 보수층 결집의 강도를 높일 것이다. 접전지에서는 몇 퍼센트포인트의 투표율 차이가 승패를 가를 수 있다. 그러나 그 효과는 제한적이고 양면적이다. 보수 핵심층을 깨우는 동시에 탄핵의 기억도 함께 깨운다. 국민의힘이 이 장면을 승부수로 삼으려면 박근혜라는 이름 뒤에 숨을 것이 아니라, 왜 지금 자신들이 지방권력을 맡아야 하는지 정책으로 답해야 한다. 이번 선거의 본질은 과거의 귀환이 아니다. 지방의 미래를 누가 더 책임 있게 설계할 수 있느냐다. 탄핵된 전직 대통령까지 유세장에 나선 장면은 보수의 절박함을 보여준다. 그러나 절박함만으로는 선거를 이길 수 없다. 결집은 시작일 뿐이다. 승패를 가르는 마지막 질문은 여전히 유권자의 삶이다.
2026-05-26 11:40:54
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전쟁 끝 기대에 뉴욕증시 이틀째 상승…'가능성'에 베팅한 시장
[경제일보] 전쟁의 끝을 향한 신호가 시장을 먼저 움직였다. 중동 정세 완화 기대가 확산되자 뉴욕증시는 이틀 연속 상승 흐름을 이어갔다. 다만 상승의 동력은 실물 변화보다 ‘가능성’에 가까웠다. 1일(현지시간) 뉴욕증권거래소에서 다우존스30산업평균지수는 224.23포인트 오른 46565.74로 거래를 마쳤다. 스탠더드앤드푸어스(S&P)500지수는 46.80포인트 상승한 6575.32, 나스닥 지수는 250.32포인트 오른 21840.95를 기록했다. 상승 폭 자체보다 시장 전반에 퍼진 투자 심리 회복이 더 주목됐다. 이번 랠리는 정치 발언에서 촉발됐다. 도널드 트럼프 대통령이 소셜미디어를 통해 “2~3주 내 군사작전 종료 가능성”을 언급하면서 긴장 완화 기대가 빠르게 확산됐다. 여기에 마수드 페제시키안 대통령이 공개서한에서 대립의 비용을 강조하며 갈등 완화를 시사한 점이 맞물렸다. 시장은 이를 ‘전면 충돌 회피’ 신호로 해석했다. 실제 종전 여부와 무관하게, 확전 리스크가 낮아질 수 있다는 기대가 자산 가격에 반영됐다. 그 결과 위험자산 선호가 단기간에 되살아나는 양상이 나타났다. 업종별 흐름은 분명했다. 반도체와 빅테크가 상승을 주도했다. 특히 메모리 반도체 종목군이 강하게 반응했다. 인텔의 대규모 지분 재매입 소식이 촉매로 작용하면서 마이크론, 웨스턴디지털 등 관련 종목이 동반 상승했다. 기술주 전반에서도 애플, 테슬라, 아마존이 상승 흐름을 보이며 지수 견인 역할을 했다. 반면 에너지 업종은 정반대 흐름을 보였다. 국제 유가가 하락하면서 관련 주식도 약세를 나타냈다. 브렌트유 가격이 하락하자 S&P500 에너지 업종 지수는 3.9% 떨어졌다. 유가 하락이 비용 부담 완화 기대로 이어지면서 항공주는 상승했다. 같은 시장 안에서도 ‘전쟁 기대감’이 업종별로 상반된 영향을 미친 셈이다. 개별 종목 변동성도 컸다. 나이키는 매출 감소 전망이 부각되며 급락했고, 제약바이오와 우주 산업 관련 종목은 각각 신약 승인과 기업공개 기대에 힘입어 상승했다. 시장이 거시 변수와 개별 재료를 동시에 반영하고 있음을 보여준다. 다만 현재 상승의 성격은 제한적이다. 시장은 전쟁 종식이라는 결과보다 ‘가능성’을 선반영하고 있다. 실제 군사 상황이나 외교 협상이 이를 뒷받침하지 못할 경우, 되돌림이 나타날 여지도 남아 있다. 전문가들도 이 점에 무게를 둔다. 종전 기대가 투자 심리를 끌어올린 것은 맞지만, 확정된 합의나 공식 발표가 없는 상태에서는 변동성이 이어질 수밖에 없다는 판단이다. 특히 정치 발언이 시장을 움직인 만큼, 후속 메시지에 따라 방향이 급변할 가능성도 있다. 이제 시선은 다시 정치로 향한다. 트럼프 대통령의 추가 발언과 실제 군사·외교 움직임이 시장의 다음 경로를 결정할 변수로 떠올랐다. 기대가 현실로 이어질지, 아니면 일시적 반등에 그칠지는 아직 판단하기 이르다.
2026-04-02 08:07:15
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