2025년 노벨 화학상은 일본의 스스무 기타가와, 호주의 리처드 롭슨, 미국의 오마르 야기 세 명의 과학자에게 공동으로 수여되었다. 이들은 ‘금속-유기 골격체(Metal-Organic Frameworks, MOFs)’라는 새로운 형태의 분자 구조를 개발해 화학의 새로운 장을 열었다는 평가를 받았다.

노벨위원회는 이들의 연구를 “해리포터의 핸드백처럼 겉보기엔 작지만 내부에 거대한 공간을 지닌 구조를 창조한 혁신적인 발견”이라 표현했다. MOF는 금속 이온과 유기 분자를 결합해 만든 다공성 물질로 내부에 수많은 미세한 공동(空洞)을 가지고 있어 기체나 분자가 드나들 수 있는 구조를 지닌다. 이러한 구조는 작은 부피에 엄청난 양의 가스를 저장할 수 있으며, 기후 변화 대응과 환경 정화 등 다양한 분야에 응용될 수 있는 잠재력을 지닌다.

금속-유기 골격체의 개념은 1970년대 리처드 롭슨이 분자 모델을 만들며 착안한 아이디어에서 출발했다. 그는 서로 다른 분자를 금속 이온으로 연결하면 전혀 새로운 구조를 만들 수 있음을 깨달았고, 이후 구리를 이용해 규칙적인 분자 구조를 실험적으로 증명했다. 일본의 기타가와는 이러한 롭슨의 연구를 바탕으로 다공성 구조체의 가능성을 탐구하며 1990년대 초반부터 가스를 흡수하고 방출할 수 있는 새로운 물질을 개발했다.

미국 애리조나 주립대의 오마르 야기는 두 과학자의 연구를 발전시켜 MOF-5라는 안정적인 구조체를 구현했다. MOF-5는 내부가 비어 있어도 붕괴되지 않고 섭씨 300도에서도 견딜 만큼 안정성이 높다. 이 구조 몇 그램이면 축구장만큼 넓은 표면적을 지탱할 수 있을 정도로 효율적이며 실제로 야기의 연구팀은 이 소재를 활용해 사막의 공기에서 물을 추출하는 실험에도 성공했다.

위원회는 이번 연구가 이산화탄소 포집, 독성 가스 저장, 물 수확, 화학 반응 촉진 등 인류가 직면한 환경·에너지 문제 해결에 실질적으로 기여할 수 있다고 평가했다. 특히 MOF의 정밀한 구조 조절 능력은 기체 선택적 흡착이나 촉매 반응 제어 등 화학 산업의 혁신적 전환점을 마련할 것으로 기대된다.

이번 수상은 분자 구조의 설계를 넘어, “새로운 물질의 건축학”이라는 개념을 화학의 중심 무대로 끌어올린 성취로 평가된다. 노벨위원회는 세 수상자의 발견이 “과학의 상상력을 물질로 구현한 결과”라며, 앞으로 MOF가 기후 위기 대응과 지속 가능한 기술 개발의 핵심이 될 것이라고 밝혔다.

세 과학자는 상금 1,100만 스웨덴 크로나(약 100만 달러)를 공동으로 받으며, 12월 스톡홀름에서 열리는 시상식에서 정식으로 상을 수여받을 예정이다.