[뉴스스페이스=김정영 기자] 2025년 노벨화학상은 인류가 직면한 환경문제, 특히 기후위기 대응에 획기적 기여를 한 금속-유기 골격체(Metal-Organic Frameworks, MOF)를 연구해온 세 명의 과학자에게 돌아갔다. 일본의 기타가와 스스무 교토대 교수, 영국 출신으로 호주 멜버른대의 리처드 롭슨 교수, 미국 UC버클리의 오마르 M. 야기 교수다.

노벨위원회, 교토대, UC버클리, 멜버른대, UN환경계획, IDTechEx에 따르면, 이들은 금속 이온과 유기 분자가 결합해 크고 복잡한 공간을 가진 구조체를 만드는 MOF라는 새로운 분자 건축학을 창안했고, 이 구조체가 기체의 저장, 분리, 촉매 반응에 탁월한 성능을 보이며 기후문제 해결에 기여할 가능성을 제시했다.

롭슨 교수는 1989년 구리 이온과 사면체 모양의 긴 유기 리간드를 결합해 다이아몬드처럼 공간이 많은 최초의 MOF 구조를 창안하며 MOF 연구의 계기를 마련했다. 하지만 당시의 MOF는 불안정해 쉽게 무너졌고, 그 후 연이어 연구한 기타가와 교수는 MOF가 유연하며 기체를 교환할 수 있음을 증명했고, 야기 교수는 MOF를 더욱 튼튼하고 안정적으로 만들고 설계와 합성, 대중화에 크게 기여했다.

특히 기타가와 교수는 MOF의 대표적 다공성 소재를 개발해, 대기 중 이산화탄소를 선택적으로 흡수하고 저에너지로 빠르게 방출할 수 있어 지구온난화 억제에 획기적 역할을 기대하게 했으며, 이러한 소재는 이미 상용화 단계에 성큼 다가섰다. 2010년부터 학계에서 주목받기 시작해, 교토대 부학장직도 맡고 있는 그는 일본 출신으로서 31번째 노벨상 수상의 영광을 안았다.

야기 교수는 팔레스타인 난민 출신으로 어려운 환경에서 성장했지만 미국으로 이주해 뛰어난 연구자로 성장했다. 그는 '분자직조'와 '망상화학' 분야를 개척해 MOF를 다양한 활용에 맞게 맞춤 설계 가능하게 했으며, 미국과 한국 학계와도 활발히 교류했다.

한국 KAIST와의 공동 연구로 대용량 단백질 저장, 숙명여대와 태양에너지 활용 물 생산 신소재 개발 등 기후위기와 친환경 기술에 큰 기여를 해왔다. 또한 스타트업 설립으로 연구의 실용화에 박차를 가하고 있다.

MOF는 단순히 기체 저장을 넘어서, 사막 대기 중 물을 수확하거나, 공장 배출가스의 이산화탄소 포집, 희귀금속 회수, 환경 오염물 분해 등 다양한 환경문제 해결에 응용 가능하며, 전 세계적으로 수만 가지 변형이 개발되며 상업적 활용이 가속화되고 있다.

특히 탄소포집 기술에서 MOF는 기존 기술 대비 에너지 비용을 50~80% 절감할 수 있어 향후 산업계 탈탄소화의 핵심 기술로 주목받고 있다. 국제연합 환경계획(UNEP)은 2030년까지 온실가스 배출 42% 감축 목표 달성에 MOF 기술이 중요한 역할을 할 것으로 전망 중이다.

경제적 가치와 지속가능성을 겸비한 MOF 기술은 화학, 에너지, 환경 분야에서 과학적 혁신과 산업적 진보를 이끄는 새 시대의 분자 구조다. 2025년 노벨화학상 수상자들은 이 신기술이 인류가 맞닥뜨린 지구환경 위기를 극복하는 데 중추적 역할을 할 것임을 증명했으며, 과학계와 산업계 모두에게 새로운 도전과 기회의 장을 열었다.