연구자가 방향을 주도하고, AI를 소재 설계부터 합성·물성 평가까지 전 과정에 활용해 새로운 소재를 찾는다. UNIST 화학과 남주한 박사가 독일에서 이 같은 방식으로 신소재 발견 속도를 높이는 연구에 나선다.

화학과 남주한 박사가 독일 알렉산더 폰 훔볼트 재단(Alexander von Humboldt Foundation)의 ‘훔볼트 연구 펠로우십(Humboldt Research Fellowship for Postdocs)’에 선정됐다. 남 박사는 UNIST에서 박사학위를 받은 뒤 현재 최원영 교수 연구실에서 박사후연구원으로 재직하고 있다.

오는 9월부터는 독일 드레스덴공과대학교(Technische Universität Dresden, TU Dresden) 슈테판 카스켈(Stefan Kaskel) 교수팀에 합류해 AI 기반 다공성 소재 탐색을 본격화한다.

훔볼트 연구 펠로우십은 세계 각국의 우수 인재가 독일 내 기관과 협력자를 직접 정해 독자적인 과제를 수행하도록 지원하는 국제 프로그램이다. 학문적 성과와 계획 독창성, 독립 연구자로서의 성장 가능성을 종합해 수혜자를 가린다.

지난 3월 같은 연구실 출신 김지연 박사에 이어 남 박사까지 이름을 올리면서, 최원영 교수팀은 올해에만 두 명의 훔볼트 펠로우를 배출하게 됐다.

남 박사는 박사과정에서 금속 이온과 유기 분자가 규칙적으로 연결된 다공성 물질인 금속–유기 골격체(MOF)를 ‘스마트 나노기계’처럼 작동시키는 설계 원리를 연구했다. 구조와 조성을 정밀하게 제어해 기공의 움직임과 수소 동위원소 분리 성능을 조절하는 방법을 제시했다.

이 성과를 바탕으로 화학 분야 권위지인 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)’에 제1저자 논문 3편을 잇달아 게재하는 등 SCI(E)급 논문 총 12편을 발표했다. 에쓰-오일 우수학위논문상 박사부문과 대한화학회 우수박사논문상, 한국방사광이용자협회 신진학술상도 받았다.

남 박사와 카스켈 교수팀의 인연은 2025년 UNIST ‘글로벌 포닥 단기활동 지원사업’에서 시작됐다. 당시 드레스덴공대에 머물며 MOF 설계·합성과 흡착 특성 평가를 접목한 공동연구를 진행했다. 두 연구진의 전문성이 맞물릴 수 있다는 가능성을 확인한 그는 단기 협업을 장기 과제로 발전시키기 위해 이번 펠로십에 지원했다.

독일에서는 소재의 구조와 물성을 데이터화하고, AI가 제안한 후보를 실제로 합성해 성능을 검증한다. 컴퓨터의 예측과 실험 결과를 결합해 후보 선정부터 평가까지의 과정을 더욱 빠르고 체계적으로 만드는 것이 목표다.

남 박사는 ‘훔볼트 연구 펠로우십’과 ‘세종과학펠로우십’, ‘Post-Doc 성장형 공동연구’ 과제 지원을 연계해 소재 설계부터 합성, 물성 측정, 디지털 탐색까지 하나로 연결하는 독립 연구체계를 구축할 계획이다.

최원영 교수는 “남주한 박사는 MOF의 구조적 움직임을 규명하고 이를 흡착·분리 기능으로 연결해 온 연구자”라며 “이번 선정은 그동안 축적한 성과와 AI 기반 소재 탐색으로 영역을 넓히려는 비전을 국제적으로 인정받은 결과”라고 했다. 이어 “드레스덴공대에서 실험과 디지털 기술을 잇는 새로운 방법론을 구축해 다공성 소재 분야를 선도하길 기대한다”고 전했다.

남 박사는 “UNIST에서 발전시킨 결정구조 설계와 동적 다공성 물질 연구가 독자적인 연구 방향으로 인정받아 뜻깊다”며 “AI 예측과 실제 실험을 촘촘히 결합해 새로운 소재를 찾는 과정을 더욱 빠르고 정교하게 만들겠다”고 말했다.

그는 “연구자로 성장하도록 이끌어주신 최원영 교수님과 도전적인 과제를 전폭적으로 지지해주신 슈테판 카스켈 교수님께 감사드린다”며 “독일에서 쌓은 역량과 국제 네트워크를 국내 연구 현장으로 확장해 새로운 소재 발견 방식을 선도하는 독립 연구 프로그램을 구축하겠다”고 덧붙였다.