한국에너지공대, 촉매 개발용 빅데이터 수집 알고리듬 개발

'촉매 흡착물 빅데이터 수집·반응 가능성' 규명

신약 개발 등에 필요한 촉매 디자인에 활용 전망

[나주=뉴시스] 한국에너지공과대학교(켄텍·KENTECH) 구근호 교수 연구팀이 신약 개발 등에 필요한 촉매를 디자인하는 빅데이터 수집 알고리듬 개발에 성공했다. 그림은 개발된 알고리듬을 통해 자동으로 계산된 흡착물 예시. (이미지=켄텍 제공) 2022.06.27. [email protected]

[나주=뉴시스] 이창우 기자 = 한국에너지공과대학교(켄텍·KENTECH) 연구팀이 신약 개발 등에 필요한 촉매를 디자인하는 빅데이터 수집 알고리듬 개발에 성공했다.

27일 컨텍에 따르면, 대학 구근호 교수 연구팀이  한국과학기술원(KAIST) 정유성 교수와 공동연구를 통해 촉매 연구에 중요한 흡착물 빅데이터 자동 수집 알고리듬을 개발했다.

촉매 학계는 2000년대에 보급된 양자 계산을 통해 새로운 촉매를 디자인할 수 있는 단계까지 도달했다.

이러한 연구 기술은 재생 촉매 기술에 적용돼 물 분해 기반 수소 생산, 이산화탄소(CO2) 저감 기반 화합물 생산, 질소(N2) 저감 기반 암모니아 생산 등 기술에 쓰이는 촉매 발굴에 큰 역할을 하고 있다.

그러나 기존의 양자 계산은 큰 분자에 적용하기에는 많은 수작업이 필요해 큰 분자 촉매 기술인 바이오매스 기반 화합물 생성과 바이오매스 개질 기반 수소 생산, 플라스틱 재활용, 신약 개발 등 연구가 뒤처지고 있는 실정이다.

이러한 상황 속에서 켄텍의 구근호 교수 연구팀은 체계적 그래프 이론과 힘의 장 방법론, 다중 정확도 양자 계산, 기계학습 등 전산 모사 기법을 사용해 흡착물 자료 자동 수집 알고리듬을 고안했고, 최대 6개의 탄소와 산소로 이뤄진 흡착물 자료를 수집·분석하는데 성공했다.

연구팀은 촉매에 따라 흡착할 수 있는 분자가 다르고, 선택성이 높은 촉매는 중요한 분자를 선택적으로 흡착을 한다는 것을 발견했다.

구 교수는 "반응물을 원하는 물질로 만들려면 두 도시 간에 철도를 놓듯 중간체로 이뤄진 길을 만들어줘야 한다"며 "만약 두 물질 사이의 길이 없으면 원하는 물질이 형성이 안 되고, 특정 촉매만 이 길을 가지고 있다면 그 촉매는 선택성이 높은 촉매가 될 수 있다"고 설명했다.

개발된 알고리듬을 활용하면 차후 큰 분자 가공법인 바이오매스 전환과 플라스틱 재활용, 신약 개발 등에 필요한 촉매를 디자인하는데도 쓰일 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 산하 한국연구재단의 개인 기초연구 세종과학펠로우십 사업과 C1사업단 사업의 지원을 받아 수행됐으며, KISTI의 슈퍼컴퓨터 자원이 활용됐다.


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