2025 노벨화학상 수상자 3인 (+출생,학력,경력,업적) 총정리
과학의 ‘빈 방’을 설계하다
2025년 10월 8일, 노벨위원회는 “금속 유기 골격체(Metal‑Organic Frameworks, MOF)의 개발”에 기여한 공로로
기타가와 스스무, 리처드 롭슨, 오마르 M. 야기 세 명을 공동 수상자로 발표했다.
“새로운 분자 구조 속에 화학을 위한 방(room)을 만들었다”는 수상 취지가 상징하는 것처럼,
이들은 무기 금속 중심과 유기 리간드를 정교히 조합하여 ‘빈 공간’을 갖는 다공성 구조를 설계함으로써 화학 혁신의 새로운 장을 열었다.
이 다공성 구조들은 기체 저장, 가스 분리, 촉매 작용, 이산화탄소 포집, 대기 중 물 추출 등 응용 가능성이 매우 넓으며,
수많은 후속 연구를 불러왔다.
1. 리처드 롭슨 — 나무 구슬에서 시작한 분자 설계의 직관
출생·학력 및 경력
- 1937년 6월 4일, 영국 글러즈번(Glusburn) 출생
- 옥스퍼드 대학교에서 학사 및 DPhil (박사) 학위를 취득
- 현재 멜버른 대학교(University of Melbourne) 교수로 재직 중이며, 무기 화학 및 결정 설계 분야의 권위자
주요 아이디어 및 업적
롭슨은 1989년, 구리 이온(Cu⁺)과 4개의 팔을 가진 유기 분자를 연결해 결정 구조를 설계한 초기 연구로 주목받는다.
그는 특히 결정 구조를 “연결망(network)”처럼 설계할 가능성에 주목하였고, 금속 중심과 유기 리간드를 이용해 무한하게 확장 가능한 결정형 프레임워크를 구축할 개념을 제시하였다.
그 초기 구조는 안정성이 낮아 쉽게 붕괴하는 문제가 있었지만, 이 아이디어는 MOF의 개념적 기둥이 되었다.
인용 및 학문적 영향력
롭슨은 조정 중합체(coordination polymers) 및 초기 MOF 개념 설계에 기여한 공로로, 무기 화학 및 결정공학 분야에서 널리 인용되는 연구를 다수 발표해왔다.
그의 아이디어들은 후속 연구자들이 더 안정적이고 기능성 높은 MOF를 개발하도록 영감을 주었다.
2. 기타가와 스스무 — ‘쓸모없음’에서 가능성으로: 유연한 다공성 구조 개척자
출생·학력 및 경력
- 1951년 7월 4일 일본 교토에서 출생
- 교토대학교에서 학사·석사·박사 학위를 받았으며, 1979년 박사 취득
- 현재 교토대학교(iCeMS 공동 설립) 교수 및 연구진행 리더로 활동 중
과학 철학과 연구 흐름
기타가와는 “쓸모없어 보이는 것의 가능성”을 중시하는 연구 철학을 지니며, 유연성(flexibility)을 지닌 다공성 구조를 구현하려는 길을 개척해 왔다.
1997년, 코발트·니켈·아연과 4,4′-비피리딘(4,4′-bipyridine) 리간드를 이용한 다공성 구조를 제안하며, 내부 기공이 가스를 흡착·배출할 수 있는 구조를 실현했다.
기타가와는 기존의 제올라이트(Zeolite) 같은 고정 구조 다공성 물질들과 차별화하여, 외부 자극(온도, 압력, 흡착 물질 등)에 따라 구조가 유연하게 변화할 수 있는 유연성 다공성 결정(soft porous crystals) 개념을 발전시켰다.
학문적 영향력 및 인용
그의 연구는 MOF 연구자들에게 다공성 구조의 정적 안정성만이 아니라 동적 변화 가능성까지 고려하는 관점을 열어주었다.
유연한 MOF 설계는 가스 흡착·방출 뿐 아니라 촉매 반응, 분리 공정, 감응성 재료 설계에 핵심적인 개념이 되었다.
3. 오마르 M. 야기 — 망상 화학의 조정자, 응용과 설계의 대가
출생·학력 및 경력
- 1965년 2월 9일, 요르단 암만(Amman) 출생
- 대학은 SUNY Albany, 박사학위는 University of Illinois, Urbana-Champaign (1990년)
- 박사 후 하버드대 연구원, 이후 여러 대학을 거쳐 현재 UC 버클리(University of California, Berkeley)의 교수로 재직 중이며, 로렌스 버클리 국립연구소와도 긴밀히 연계되어 있다.
- 2025년 노벨상 수상과 함께 UC 버클리에서는 그를 ‘University Professor’로 승진시키는 등 그의 학문적 위상이 더욱 높아졌다. 위키피디아
Reticular Chemistry와 주요 업적
야기는 “망상 화학(Reticular Chemistry)”의 창시자로 꼽힌다. 이는 분자 빌딩 블록을 강한 결합으로 연결하여 규칙적이고 영구 다공성 구조를 만드는 설계 철학이다.
그의 대표적 업적으로는 MOF‑5 구조 제안이 있으며, 이는 매우 높은 기공률과 안정성을 갖춘 MOF 설계의 기준점이 되었다.
야기는 또한 금속 클러스터와 유기 리간드를 조합한 보조 구조 단위(SBUs, secondary building units) 개념을 도입하여, 구조 설계를 더 체계화하는 틀을 제공했다.
그는 COF(Covalent Organic Frameworks) 개념도 발전시켜, 금속 중심 없이 유기 골격만으로 연결된 구조 설계에 대한 길을 열었다.
인용 및 영향력
야기는 MOF 및 COF 분야에서 세계적으로 매우 높은 인용 실적을 가지고 있으며, 다수의 국제상 수상 경력을 갖고 있다.
그는 학계에서 뿐 아니라 산업 응용 분야에서도 주목받는 연구자이다.
🔗 세 학자의 연결 고리와 상보적 역할
| 구분 | 리처드 롭슨 | 기타가와 스스무 | 오마르 야기 |
| 핵심 아이디어 | 금속 + 유기 리간드를 통한 결정 네트워크 개념 제시 | 유연성 다공성 구조 개념 도입 | 망상 화학 설계, 안정성 + 응용 중심 구조 구현 |
| 역할 | 개념을 처음 제시한 선구자 | 안정화 및 동적 구조 구현 | 설계 체계화 및 응용 확장 |
| 시기 | 1989년 초기 MOF 실험 | 1990년대 후반 ~ 2000년대 연구 강화 | 1999년 MOF‑5, 이후 응용 중심 연구 |
| 기여 영역 | 구조 설계 개념 | 유연성 및 흡착/방출 동역학 | 설계 체계화 + 응용 (CO₂ 포집, 물 추출 등) |
롭슨의 초기 실험은 구조적으로 불안정했지만, 기타가와와 야기가 그 기초 위에 안정성과 응용 가능성의 토대를 쌓았다.
노벨위원회는 보도자료에서 이렇게 설명한다:
“롬슨은 1989년에 양이온 구리와 4팔을 가진 유기 분자를 연결해 결정 구조를 시도했으며, 기타가와와 야기는 이후 안정성, 흡착/방출 가능성, 기능성 확장을 통해 그 설계 방법에 튼튼한 기반을 마련했다.”
또한 보도자료는, 세 사람의 분자 구조에는 “화학을 위한 방(room)”이 있다고 표현하며, 이들이 설계한 구조를 통해 기체와 화학 물질이 유입되고 유출되며 반응할 수 있게 되었다고 설명한다.
📈 현재 연구 흐름과 인용·응용 동향
최신 연구 흐름
- 인공지능(AI) 또는 머신러닝 기반 MOF 설계 및 생성 모델이 최근 주목받고 있다. 예컨대, Building-Block-Aware MOF Diffusion 모델은 빌딩 블록 단위 표현을 학습하여 새로운 MOF 구조를 예측 및 합성하는 연구를 제시한 바 있다.
- 다공성 구조의 응용 측면에서는 수분 흡착 및 공기 중 물 추출, 이산화탄소 포집, 수소 저장, 오염물 제거, 촉매 반응 등의 분야에서 MOF 활용성이 활발히 탐구되고 있다.
- 특히 대기 중 수증기를 잡아 물을 생성하는 구조(MOF-303 등)는 건조 지역 물 확보 솔루션으로 연구되고 있으며, 태양열을 이용해 물을 방출하는 방식이 시범적으로 구현되기도 한다.
- PFAS(불소계 오염물질) 제거, 항생제 분해, 가스 분리 기술 응용 등 환경 정화 분야에서도 MOF 응용이 활발히 시도되고 있다.
인용 영향
야기는 학계에서 매우 높은 인용 실적을 보이며, 그의 개념과 설계 방식은 MOF/COF 연구 전반에 깊게 영향을 끼쳤다.
기타가와와 롭슨의 개념적 기여도 MOF 설계 및 다공성 소재 연구자들에게 꾸준히 인용되고 있다.
🔮 미래 전망: MOF가 여는 화학의 새 장
응용 분야의 확장
- 탄소 중립 및 기후 대응
대규모 CO₂ 포집 및 저장, 산업 배출가스 정화용 MOF 개발이 중요한 기술 과제로 떠오를 것이다. - 친환경 수소/가스 저장 매체
수소 연료 사회로의 전환 과정에서, 고밀도 수소 저장이 가능한 MOF 기반 소재는 매력적인 후보가 될 가능성이 크다. - 대기중 물 수확 기술의 상업화
건조 지역에서 MOF를 이용해 공기 중 수증기를 응축해 식수로 만드는 기술이 상업화될 가능성이 있다. - 정밀 분리 및 촉매 응용
선택성 높은 가스 분리, 유해 화학 물질 분리, 저농도 화학 반응 촉매 등에 MOF 응용이 확대될 것이다.
도전 과제 및 해결 방향
- 안정성 강화
실제 산업 환경에서의 온도 변화, 습도 변화, 화학 물질 노출 등에 견딜 수 있는 구조적 안정성이 중요하다. - 제조 비용 및 스케일업
실험실 수준의 합성법을 대량 생산 방식으로 전환하는 기술이 요구된다. - 설계 자동화와 모델링
AI/ML 융합 설계 플랫폼이 MOF 설계 시간을 획기적으로 줄이고, 새로운 구조 탐색 범위를 확장할 것이다. - 내구성 및 재생성
반복적인 흡착/탈착 과정에서 구조 변화나 분해가 일어나지 않도록 내구성을 확보하는 것이 중요하다.
📝 맺음말
2025년 노벨 화학상이 향한 방향은 단순한 분자 발견이 아니라 공간을 설계하는 화학 혁신이었다.
롬슨이 제안한 구조 설계 아이디어는, 기타가와의 유연성 구조 개념과 야기의 정교한 설계 철학을 통해 현실이 되었다.
이제 MOF는 단지 학문적 흥미를 넘어 기후 위기 해결, 에너지 전환, 환경 정화, 물 확보 등 인류 과제와 직결되는 소재 플랫폼으로 자리매김할 가능성이 크다.
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