실험 대신 슈퍼컴 시뮬레이션으로 촉매 개발

KAIST “발굴시간, 수년→반년 단축”

국내 연구진이 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션 기법을 이용해 단기간에 새로운 촉매를 개발하는 데 성공했다. 김형준 KAIST EEWS대학원 교수팀은 슈퍼컴퓨터에서 양자역학 시뮬레이션을 활용해 이산화탄소(CO₂)를 일산화탄소(CO)로 바꾸는 촉매를 만들어 ‘미국화학회지’ 7월 25일자 온라인판에 게재했다고 11일 밝혔다.

실험을 통한 전통적인 방식으로 새로운 촉매를 찾는 데는 수년이 걸리는 게 일반적이다. 하지만 연구진은 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해 이 기간을 6개월로 대폭 단축했다.

연구진이 선택한 물질은 대표적인 온실가스인 이산화탄소. 최근 학계에서는 이산화탄소를 지하에 저장해 대기 중 농도를 줄이는 대신 유용한 화학물질이나 연료로 전환하는 연구가 활발하다. 연구진은 이산화탄소를 공업용 알코올 등 다양한 화학공정에 활용할 수 있는 일산화탄소로 바꾸기로 하고 여기에 필요한 촉매를 찾았다.

기존 촉매인 은(Ag) 표면에 다양한 원소 34종을 첨가하는 실험을 컴퓨터 시뮬레이션으로 진행한 결과 황(S)과 결합했을 때 에너지 효율이 가장 높았다.

김 교수는 “컴퓨터 시뮬레이션을 이용해 최적의 촉매를 단기간에 발굴할 수 있었다”며 “새로운 소재 개발에도 이 기법을 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

이우상 동아사이언스 기자 idol@donga.com