화학과

<< 편집자 주: 숏 뉴스 코너에서 과학계 최고 학술기구인 한국과학기술한림원이 인정한 교수님 세 분을 소개합니다. 바로 한국과학기술한림원 신임 정회원으로 선정된 물리학과 류동수 교수와 차세대과학기술한림원 회원으로 선정된 신소재공학과 손재성 교수, 그리고 한국과학기술한림원이 선정하는 에쓰오일 차세대과학자상을 수상한 화학과 주상훈 교수입니다. >> ■ 우주를 연구하는 물리학자 류동수 교수, 한국과학기술한림원 신임 정회원 선출! 물리학과 류동수 교수가 과학계 명예의 전당인 한국과학기술한림원 신임 정회원으로 선출됐습니다. 한국과학기술한림원은 지난달 23일 열린 '2021년도 제2회 정기총회'에서 2022년도 정회원 27명의 명단을 발표했습니다. 류 교수는 이학부문에 이름을 올렸습니다. 류동수 교수는 우주 자기장, 고에너지 우주 입자 등을 연구하는 천체물리학자입니다. 은하와 가스, 그리고 암흑물질로 이루어진 우주 거대구조에서 발생하는 다양한 고에너지천문학 현상을 연구합니다. 지상과 위성 장비를 활용한 전파, X-선, 감마선 등의 관측은 우주에서 고에너지 양성자와 전자가 만들어지고 있고, 우주 규모의 자기장이 존재한다는 증거입니다. 하지만 우주에서 이러한 자기장이 어떻게 만들어졌는지, 그리고 우주 거대구조의 기원이 무엇인지는 아직 미지의 영역으로 남아 있습니다. 류 교수는 이를 이해하기 위해 우주 난류와 충격파에서의 고에너지 현상을 집중적으로 연구하고 있습니다. 특히 세계 최초로 시뮬레이션을 활용해 우주 거대구조 환경에서 플라즈마 과정을 탐구하고, 파동-입자 상호작용, 입자가속 과정 등을 규명했습니다. 왕성한 연구 활동뿐만 아니라 대형프로젝트가 많은 천문학 연구 특성상 다양한 국제협력 프로젝트에도 활발히 참여 중이며, 2020년부터는 한국천문학회 회장으로 재임하고 있습니다. 기초과학 대중화도 류 교수의 관심사입니다. UNIST 자연과학대학 기초과학연구소를 통해 ‘찾아가는 기초과학콘서트’와 같은 과학문화 저변 확대 활동을 활발히 이어가고 있습니다. 한편, 한국과학기술한림원은 과학기술분야에서 20년 이상 활동하며 선도적인 성과를 낸 연구자를 대상으로 정회원을 선출하고 있습니다. 신규 회원을 선정할 때 기존 회원들의 심사를 받는 엄격한 절차 때문에 한림원 정회원으로 선정된다는 것은 선배나 동료 연구자들에게 우수 연구자로 인정받았음을 의미합니다. [관련보도자료] [한국과학기술한림원] 각 분야 최고 과학기술인 27명, 2022년도 한림원 정회원 선출 ■ 한국 과학기술 이끌 젊은 과학자에 신소재공학과 손재성 교수 선정! 한국과학기술한림원이 ‘차세대과학기술한림원 회원(Y-KAST)’ 33명의 명단을 지난 1일 발표했습니다. 신소재공학과 손재성 교수가 공학부문 회원에 선정됐습니다. 손 교수는 주로 열전소재를 연구합니다. 열전소재는 온도차(열)로 전기를 만드는 열전 발전에 쓰이는 소재입니다. 모터와 같이 구동부가 없는 열전발전의 특성상 발전효율은 오롯이 고성능 열전소재에 의존하기 때문에 고성능 열전소재 개발이 필수입니다. 열전소재는 외부에서 온도차가 발생하면 내부에 전류가 흐르는 힘이 생기는 반도체 소재입니다. 특히 손교수는 공동 연구를 통해 성능이 뛰어나면서도 다양한 형태로 프린팅 할 수 있는 열전소재잉크를 개발하고 있습니다. 엔진배기관으로 쓸 수 있는 원통 형태, 손톱보다 더 작은 초미세구조로 등으로 프린팅 가능한 3D 프린팅 열전소재잉크를 개발해왔습니다. 초미세 구조 프린팅 열전소재잉크 기술은 지난 8월 전자분야 최고권위 학술지인 Nature Electronics의 표지논문으로 선정되기기도 했습니다. 차세대과학기술한림원은 만 43세 이하 젊은 과학자들을 대상으로 합니다. 박사 학위 취득 후 국내에서 독립 연구자로 이룬 성과를 평가해 학문적 성과가 뛰어나고 한국 과학기술 발전에 기여할 가능성이 높은 과학자를 선출합니다. [관련보도자료] [한국과학기술한림원] 최우수 젊은 과학자 33인, 2022년도 차세대회원(Y-KAST) 선출 ■ 한국과학기술한림원이 뽑은 차세대과학자, 화학과 주상훈 교수! 화학과 주상훈 교수가 에쓰오일 차세대과학자상을 수상했습니다. 차세대과학자상은 기초과학과 공학 분야에서 높은 잠재력을 지닌 신진 과학자들에게 주어지는 상으로, 한국과학기술원림원이 수상자를 선정합니다. 주상훈 교수는 화학이론과 최첨단 분석 기술을 기반으로 새로운 기능성 촉매 물질을 디자인하는 연구를 합니다. 촉매는 화장품 원료 생산부터 자동차 배기가스 저감 장치까지 안 쓰는 곳을 찾기가 더 힘든 산업의 감초 같은 물질입니다. 주 교수는 기존의 귀금속 기반의 촉매를 대체할 수 있는 값싸고 성능 좋은 촉매를 개발하는 연구를 합니다. 수소차에 쓰는 고가의 백금 촉매를 대체할 수 있는 비귀금속 촉매 개발 연구가 대표적입니다. 염소나 과산화수소 같은 핵심 기초화학 물질들을 친환경적이거나 더 저렴하게 생산할 수 있는 촉매 기술도 개발하고 있습니다. 특히, 촉매 성능을 좌우하는 활성점과 성능 지배 인자를 근본적으로 규명해 나가는 합리적인 설계 방식을 통해 고성능, 고선택성 촉매 물질을 개발하고 있어 학계의 큰 많은 관심을 받고 있습니다. 에쓰-오일 과학문화재단은 2019년부터 차세대과학자상을 신설해 6개 분야에서 만 45세 이하 신진과학자를 선정해오고 있습니다. 수상자에게는 4천만 원의 연구지원금이 부여됩니다. 시상식은 12월 2일 (목) 서울 에쓰-오일 본사에서 열렸습니다. [관련보도자료] [S-oil] ‘우수학위논문, 차세대과학자’ 시상식 개최

고효율 수소 발생 광촉매로 알려진 금속-반도체 복합 나노 구조체의 이상적인 구조가 밝혀졌다. 초고속 분광분석 기술을 활용해 자체 디자인한 광촉매 모델시스템을 분석한 덕분이다. 고성능 광촉매 설계의 새로운 방법론을 제시한 연구로 평가받고 있다. UNIST 화학과 권오훈 교수팀은 KAIST 송현준 교수팀과 공동연구를 통해 금속-반도체 복합 나노 구조체(이하 복합 나노 구조체) 내에서 광촉매 반응이 일어나는 반응 동역학을 밝혀냈다. 또 이를 기반으로 복합 나노 구조체를 이루는 금속과 반도체간 이상적인 비율 구조를 제시했다. 복합 나노 구조체는 빛을 흡수하는 반도체 나노입자와 우수한 촉매 반응 특성을 지닌 금속 나노입자로 구성된 유망 수소 발생 광촉매이다. 복합체에 빛을 쪼이면 반도체 나노입자에서 전하쌍(전자, 정공)이 만들어지고 음전하인 전자가 금속 나노입자로 이동해 금속 표면에서 물이 수소로 분리되는 촉매 반응이 발생한다. 하지만 복합체 내 복잡한 전하의 이동 동역학 때문에 성능을 개선할 수 있는 설계 원리 파악에 어려움이 있었다. 그림2. 분석에 사용된 모델시스템과 투과전자현미경 사진 공동연구팀은 모델시스템을 디자인하고, 이 안에서 일어나는 전하 이동 경로를 분석해 반응 동역학을 알아냈다. 고안된 모델시스템은 반도체 나노막대 끝 금속 나노입자가 붙어 있는 형태다. 금속 나노입자가 반도체 막대 양 끝단에 모두 붙은 아령 모양, 반도체 막대 한쪽 끝에만 금속 나노입자가 붙은 성냥 모양 모델시스템을 각각 만들어 이를 비교 분석했다. 모델시스템은 KAIST 송현준 교수팀이 만들었다. 두 모델시스템으로 수소발생 실험을 한 결과 수소생산 효율은 금속 나노입자 수보다는 금속 나노입자 대비 반도체 나노막대의 길이에 더 큰 영향을 받았다. 특히 금속 나노입자 하나당 반도체 나노막대의 길이가 15 nm 일 때 가장 효율이 높았다. 모델시스템의 전하 이동 경로 분석에는 권 교수팀의 초고속 분광분석 기술이 쓰였다. 전하의 이동을 직접 눈으로 볼 수 없기 때문에 이를 간접적으로 읽어내는 기술이다. 그림2. 이번 연구를 통해 제시한 전하이동 동역학과 모델시스템 별 수소 발생 성능 모델시스템의 전하 이동 경로 분석에는 권 교수팀의 초고속 분광분석 기술이 쓰였다. 전하의 이동을 직접 눈으로 볼 수 없기 때문에 이를 간접적으로 읽어내는 기술이다. 구체적 원리는 다음과 같다. 빛을 받아 생긴 전하쌍이 반도체 나노막대에 머물 때 반도체 나노막대가 빛을 발산하는데, 이 빛의 수명을 초고속 발광 분광법(Time-resolved emission spectroscopy)으로 관측하면 전하가 반도체 나노막대에서 금속 나노입자로 이동하는 속도를 알 수 있다. 또 초고속 흡광 분광법(Time-resolved absorption spectroscopy)을 통해서는 생성된 전하가 소멸될 때까지 시간을 측정할 수 있다. 이들 초고속 분광분석 기술은 수백 펨토초(10-13초)까지 끊어 읽을 수 있는 시간분해능을 갖고 있다. 분석 결과, 복합 나노 구조체의 반도체 나노막대 길이가 증가하면 반도체에서 금속으로 이동하는 전하의 속도가 느려졌으며, 나노 구조체 모양과는 관계없이 금속 나노입자 한 개당 나노막대의 길이가 같을 때 전하 이동 속도가 같았다. 또 나노 구조체에서 전하가 금속 나노입자에 오래 머무름을 확인했고, 반응속도론을 통해 금속에 갇힌 전하가 광촉매 반응의 핵심 입자임을 밝혀냈다. 제1저자인 박원우 연구원(화학과)은 “전하 이동 경로 분석결과, 반도체 나노막대가 길어지면 전하의 이동 속도가 느려 전하가 반도체 나노막대 내 전하 덫(charge trap)에 갇히는 확률이 커져서 효율이 떨어지고, 짧을 경우에는 반도체 내에서 생성되는 전하의 숫자 자체가 줄어서 효율이 감소한다”며 “이 둘의 상충성 때문에 나노입자 하나당 반도체 나노막대의 길이가 약 15 nm일 때 복합 나노 구조체의 구조가 최적화 된다”고 설명했다. 권오훈 교수는 “체계적으로 고안한 모델시스템을 통해 수소생성 반응의 핵심 요소를 밝혀냈고, 이상적인 광촉매 설계의 방향성을 제시하였다”라며 “수소 생산, 이산화탄소 환원 등의 다양한 광촉매의 최적화된 구조 설계를 위한 가이드라인을 제공한 것”으로 평했다. 이번 연구는 촉매 분야의 세계적 권위지인 ACS 카탈리시스(ACS Catalysis)에 게재되었다. 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단, 삼성종합기술원, 사우디 아람코-카이스트 이산화탄소 관리 협력 센터의 지원을 받아 수행됐다.

최원영 화학과 교수가 2021년 환경기술개발 우수성과 유공자로 선정돼 환경부 장관 표창을 받았다. 자연생태를 모방한 혁신 다공성 물질로 환경오염 물질을 처리할 수 있는 기술을 개발한 성과를 인정받은 것이다. 환경부와 한국환경산업기술원은 지난 11월 26일(금) ‘환경기술(환경연구개발‧신기술) 합동성과 발표회’를 열고 환경기술 유공자 10명에게 시상했다. 최원영 교수팀은 환경기술개발 우수성과 20선 중 최우수 성과에 선정된 기술개발의 공적을 인정받아 시상대에 올랐다. 지르코늄 기반의 금속-유기 골격체를 이용해 수중 오염물질을 제거하는 기술을 개발한 공로다. 최원영 교수팀이 환경기술 연구개발 최우수 성과로 선정돼 장관 표창을 받았다. | 사진: 최원영 교수팀 제공 금속-유기 골격체(MOF)는 유연한 구조 수정이 가능하고, 구조적 특성과 화학적 특성을 제어할 수 있는 다기능성 하이브리드 물질이다. 다양한 조합으로 수많은 결과물을 합성해낼 수 있는 MOF는 이산화탄소 저장 및 활용, 센서, 촉매 등 응용 분야에서 다양하게 활용되고 있다. 연구팀은 MOF의 특성을 이용해 높은 물 안정성을 지닌 지르코늄 기반 금속-유기 골격체를 선택하고, 이를 이용해 농약, 항생제, 산업염료 등의 수중 미량 오염물질을 제거하는 연구를 진행했다. 약 3년 간의 연구개발을 통해 연구진은 세계 최고 수준의 분해능과 흡착능을 확인했고 이를 바탕으로 SCI급 논문 6편을 발표하고, 14건의 특허를 출원 및 등록하는 등의 성과를 거뒀다. 최원영 교수는 “효율적이고 경제적인 방식으로 수질 오염에 대응할 수 있는 기술개발의 성과를 인정받게 돼 기쁘다”며 “이번 연구가 수질 오염을 일으키는 다양한 유해화합물 제거를 위한 후속 연구를 촉진하는 계기가 되었으면 한다”고 전했다. 한편 환경부의 이번 행사는 우수한 환경기술을 널리 알리고, 환경기술의 발전과 보급을 촉진하기 위해 개최된 것이다. ‘2050 탄소중립, 미래를 여는 환경기술’을 주제로 진행된 이번 행사는 성과발표회 이후에도 오는 12월 17일(금)까지 환경기술 발표회, 전시회, 현장탐방 등 다양한 프로그램이 메타버스 형태로 진행된다. 2021년 건강한 연구실로 선정된 최원영 교수팀 | 사진: 김범기(UNIST Magazine)

<< 편집자 주: 연말이 다가오면서 UNIST 구성원들의 수상소식이 봇물 터지듯 이어지고 있는 와중에 가장 주목해야할 수상 소식 두 건을 숏 뉴스코너 에서 소개합니다! 질병을 물리치는 신약 개발과 화석연료 사용을 줄여 기후변화와 맞서는 차세대 태양전지 개발에 앞장서고 있는 두 연구진을 만나보실까요? >> ■ 화학과 박철민 교수, 미국화학학회(ACS) 올해의 영웅상(Heroes of Chemistry) 수상 화학과 박철민 교수가 백혈병 치료제인 베테토클락스(Venetoclax)를 개발한 공로로 미국화학학회에서 수여하는 올해의 화학 영웅상을 수상했습니다. 시상식은 지난달 6일 미국 워싱턴D.C.에서 개최됐습니다. 박철민 교수는 다국적 제약사인 애브비(Abbvie)의 전신인 애보트(Abbott) 재직 당시, 베네토클락스의 성공적인 임상 진입을 주도했었습니다. 이 약은 백혈병세포에서 과다 생성된 특정 단백질에 작용하는 원리로 백혈병을 치료합니다. 2016년 개발 당시 단백질-단백질 간 결합을 저해하는 원리를 이용한 첫 FDA 승인 신약이었습니다. 박 교수는 “지금은 단백질 결합 저해가 교과서적인 예시가 됐지만, 개발 당시에는 많은 전문가들이 불가능하다고 여길 만큼 회의적이었고 난관이 많았다”라며 “이를 성공적으로 극복하고, 현재 백혈병 환자들의 생명을 구하는 신약을 만드는 데 기여해 뿌듯함을 느낀다”고 소감을 전했습니다. 한편, 미국화학학회는 화학을 통해 혁신적인 제품을 개발함으로써 인류의 삶에 공헌한 화학자에게 매년 올해의 영웅상을 수여합니다. 1996년부터 시상을 시작했습니다. 수상자는 화학 명예 전당 (Heroes of Chemistry Scientific Hall of Fame)에도 헌액 됩니다. 올해는 애브비의 베네토클락스 개발 팀과 더불어 화이자, 노바티스, 아스트라제네카, 3M 등의 신약 개발 연구자들도 수상자 명단에 이름을 올렸습니다. [관련영문보도자료] [ACS] ‘Heroes of Chemistry’ recognized for innovations in medicine 그림1. 박철민 교수가 수상한 올해의 화학 영웅상. ■과학기자가 꼽은 올해 최고의 과학자, 석상일 교수! 에너지화학공학과 석상일 교수가 과학기자가 뽑은 올해의 과학자로 선정됐습니다. 한국과학기자협회는 지난 15일 ‘기자가 뽑은 올해의 과학자상’ 수상자로 석상일 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 등을 선정했다고 밝혔습니다. 석 교수는 ‘이종접합 페로브스카이트 태양전지’의 개념을 세계 최초로 제안했으며, 페로브스카이트 태양전지의 발전 효율에서 국제 공인 세계 최고 기록을 5번이나 경신했습니다. 지금도 세계 최고 기록을 보유 중입니다. 학술적 업적도 뛰어나 지난 7년간 네이처, 사이언스지에만 게재한 논문이 8편에 이릅니다. 올해는 페로브스카이트 태양전지 개발에 기여한 공로로 ‘영국 노벨상’이라 불리는 랭크 광전자공학상의 2022년 수상자로 선정되기도 했습니다. 석 교수는 “화석연료 의존을 낮춰 기후변화에 대응하는 차세대 태양전지를 개발한 공로를 일반 대중과 가장 긴밀하게 연결된 과학 기자들에게 인정받아 기쁘다”고 밝혔습니다. 시상식은 26일 오후 5시 서울 광화문 포시즌스호텔 누리볼룸에서 진행될 예정입니다. [관련보도자료] [한국과학기자협회] 과학기자협, '2021 과학언론상' 수상자선정 그림2. 석상일 교수가 과학기자가 뽑은 올해의 과학자상을 수상했다.

논문 피인용 수를 기준으로 선정하는 ‘세계 상위 1% 연구자’에 UNIST(총장 이용훈) 교원 7명이 선정됐다. 바이오메디컬공학과 조승우 교수가 명단에 처음으로 이름을 올려 전년보다 상위 1% 연구자가 1명 늘었다. 서울대(10명)에 이어 국내 대학 중 2번째 규모다. 정보 분석 서비스 기업인 클래리베이트(Clarivate)는 16일(화) 논문의 피인용 수를 기준으로 분석한 ‘2021 세계에서 가장 영향력 있는 연구자(Highly Cited Researcher, HCR)’ 6,602명의 명단을 공개했다. 한국 대학과 연구기관 소속 HCR로 총 55명이 선정됐다. 복수 분야 중복 선정을 빼면 47명이 HCR로 뽑혔다. 이번에 새롭게 HCR 명단(크로스필드 부문)에 포함된 조승우(바이오메디컬공학과) 교수는 유전자 가위 기술을 연구한다. 유전자 편집 기술을 이용해 논코딩(non-coding, 단백질 합성에 관여하지 않는 유전자) 유전자의 기능을 밝히고, 유전자 교정을 통한 맞춤형 의료 기술 개발을 목표로 연구하고 있다. 로드니 루오프 특훈교수(화학과)는 HCR을 발표하기 시작한 2014년부터 올해까지 8년 연속 HCR로 선정됐다. 지난 2018년에는 클래리베이트 애널리틱스가 뽑은 노벨상 수상 예측자 명단에도 이름을 올렸다. 루오프 교수는 두 분야(화학, 재료과학)에서 HCR로 선정됐다. 6년 연속 재료과학 분야 HCR로 선정된 조재필 교수(에너지화학공학과)는 리튬이차전지(배터리) 소재의 대가다. 이차전지 양극재 소재기업인 에스엠랩을 창업해 사업화에도 힘쓰고 있다. 4년 연속 HCR에 선정된 석상일 특훈교수(에너지화학공학과)는 페로브스카이트 태양전지 분야 석학이다. 페로브스카이트 태양전지 개발에 기여한 공로로 2022년 랭크 광전자공학상 수상자로도 선정됐다. 백종범 교수(에너지화학공학과)와 김광수(화학과) 교수도 크로스필드(Cross field) 부문에 4년 연속으로 이름을 올렸다. 또 배터리 분야 실시간 전자현미경(TEM) 전문가인 이현욱 교수(에너지화학공학과)도 3년 연속 크로스필드 영역HCR에 선정됐다. 한편, 클래리베이트는 매년 과거 11년간의 피인용 실적을 바탕으로 22개 분야에서 HCR을 선정한다. 21개의 학문 분야와 크로스필드(cross-field) 부문이다. 크로스필드 영역은 단일 학문 분야만 보면 피인용 수가 상위 1%에 못 미치더라도 여러 분야에서 상당한 영향력을 갖는 우수 연구자를 뽑는 영역이다.

대다수 FDA(미국식품의약국) 등록 의약품의 공통 구성 성분인 질소 고리화합물을 저렴하고 친환경적으로 합성해내는 새로운 촉매기술이 개발됐다. UNIST(총장 이용훈) 화학과의 박철민 교수팀은 질소 고리화합물을 저렴한 유기 광촉매와 저에너지 가시광선만으로 합성하는 기술을 개발했다. 기존 금속 촉매 기반 기술의 단점인 잔류 금속 촉매로 인한 독성 위험과 높은 가격 약점을 극복해 친환경 상용화 가능성에서 기대를 모은다. 연구팀은 이 기술로 다고리 질소 화합물인 피롤라이지딘(pyrrolizidine) 유도체와 옥사진(oxazine) 유도체 등을 합성하는 데 성공했다. 질소 고리화합물은 고리 모양으로 결합된 탄화물 사이에 질소가 첨가된 형태의 물질이다. 질소 성분의 생체 분자 친화성 때문에 FDA 등록 약물의 75% 이상이 질소 고리 화합물로 이루어져 있다. 연구팀이 개발한 방식은 기존 방식과 달리 금속 촉매 대신 저에너지 가시광선인 청색광에 의해 활성화되는 유기 광촉매를 사용했다. 산화환원 중립적인 반응이라 별도 산화환원제가 불필요하며, 상온에서 합성 가능한 환경 친화적인 방법이다. 이 합성법을 이용해 알카인과 이민을 반응시켜 오각 질소고리 두 개가 접합된 피롤라이지딘 구조, 오각 질소고리와 육각 질소고리가 접합된 인돌리지딘(Indolizidine) 구조를 얻었다. 피롤라이진딘과 인돌리지딘은 각각 항 부정맥제, 항암 후보물질의 기본 구조다. 또 알카인 대신 알켄을 사용하면 옥사진 유도체를 얻을 수도 있다. 연구팀은 추가적 실험과 범밀도함수이론(DFT, Density Functional Theory)으로 합성 원리를 규명해냈다. 이를 통해 합성반응 중간체로 사각 고리 구조를 갖는 아제틴(azeitne)이 형성됨을 밝혀냈다. 광촉매에 의해 산화된 알케인이 이민과 반응을 해 아제틴이 합성되는 원리다. 제1저자인 오현지 화학과 박사과정 연구원은 “아제틴의 사각 고리는 고리자체가 풀리려는 성질(ring stain)이 강해 고리 열림 반응이 일어나며, 이는 다시 고리화 반응을 거쳐 최종적으로 피롤라이지딘 유도체가 합성된다”고 설명했다. 박철민 교수는 “이번 연구로 금속 촉매 대신 유기 촉매를 사용한 저렴하고 환경친화적인 방식의 질소 다고리 구조 합성 기술을 개발했다”며 “다양한 작용기를 질소 고리구조에 결합할 수 있을 뿐만 아니라 질소 고리 외에도 다양한 고리 구조 합성에도 응용할 수 있을 것”이라고 기대했다. 한편, 박 교수는 백혈병 치료제인 베네토클락스(Venetoclax)를 개발한 공로로, 미국화학학회가 수여하는 올해의 영웅상(Heroes of Chemistry)을 지난달 10월에 수상한 바 있다. 박 교수는 UNIST 부임전 세계적인 제약회사인 애브비(Abbvie)의 전신인 애보트(Abbott)에서 백혈병 치료제 개발 연구를 주도했다. 이번 연구는 한국연구재단과 2021년 과학기술원 공동연구프로젝트 사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 10월 26일(현지시각) 세계적인 학술지인 ‘ACS 카탈리시스 (ACS catalysis)’ 에 발표됐다.

UNIST 연구성과 2건이 과학기술정보통신부가 11월 1일 발표한 ‘2021년 국가연구개발(R&D) 우수성과 100선’에 선정됐다. 화학과 신현석 교수와 스티브 그래닉 특훈교수(IBS 첨단연성물질연구단 단장)의 성과가 순수기초·기반(인프라) 분야 우수 성과로 인정된 것이다. 신현석 교수는 초미세, 고집적 반도체의 핵심 물질인 초저유전물질(육방정계질화붕소)을 개발해 우수성과 명단에 이름을 올렸다. 관련 연구는 지난해 6월 과학계 최고 권위지인 네이처지에 실렸으며 미래 반도체의 핵심 원천 기술로 평가받는다. 그림1. 신교수팀이 개발한 초저유전물질을 4인치 크기 실리콘 웨이퍼에 증착한 모습 스티브 그래닉 교수는 기존 화학반응의 통념을 깨는 연구를 인정받았다. 그래닉 교수팀은 화학반응 에너지가 상식과 달리 열에너지 형태로 사라지지 않고 기계적 에너지로 전환돼 화학분자를 가속시키는 현상을 규명했다. 연구 결과는 사이언스지에 게재됐다. 한편, 과학기술정보통신부는 국가 발전을 견인해 온 과학기술의 역할에 대해 국민들의 이해와 관심을 높이고, 과학기술인들의 자긍심을 고취하고자 2006년부터 매년 우수성과 100선을 선정해 오고 있다. 올해는 정부지원을 받아 수행한 범부처 약 7만 여 연구개발(R&D) 과제(‘20년 기준) 중, 각 부‧처‧청이 추천한 총 852건의 후보성과를 대상으로, 산‧학‧연 전문가들로 구성된 우수성과 선정평가위원회에서 질적 우수성을 평가한 후, 대국민 공개검증을 거쳐 100건의 우수성과를 최종 선정하였다. ▲기계·소재 기술분야 18건 ▲생명·해양 분야 26건 ▲에너지·환경 분야 18건 ▲정보·전자 분야 19건 ▲융합기술 분야 10건 ▲순수기초·인프라 분야 9건의 우수성과가 선정됐다.

“미래 화학 탐험가로 성장하고 싶은 학생들 다 모여라!” UNIST가 ‘2021 UNIST×무한상상실 미래 화학 탐험가 프로그램’의 참가자를 모집한다. 대상은 부산, 울산, 경남 지역의 중학생과 고등학생이다. 미래 화학 탐험가 프로그램은 탄소중립 실현과 수소산업 생태계 조성에 꼭 필요한 차세대 화학 인재를 육성하기 위해 추진되는 프로그램이다. 한국과학창의재단이 지원하며, UNIST 화학과가 운영을 맡았다. 프로그램은 화학 핵심 역량을 강화하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 화학 강연과 실험, UNIST 투어 등이 제공된다. 학년별로 참가할 수 있는 다양한 프로그램이 준비되어 있다. 참가자들은 UNIST 캠퍼스를 방문해 원 데이(1 Day) 캠프 방식으로 참가한다. 참가신청은 소속 학교를 통해서 할 수 있다. 고등학생은 오는 7일(일)까지, 중학생은 21일(일)까지 신청기간이다. 자세한 프로그램 정보는 소속 중, 고등학교에서 확인 가능하다. 참가자로 선발되면 별도의 참가비 없이 프로그램에 참가할 수 있다. 유자형 UNIST 화학과 학과장은 “새로운 시대가 찾아오면서 첨단 화학 연구의 중요성과 필요성은 점차 높아지고 있다”며 “중, 고등학생들에게 이런 미래를 소개하고, 경쟁력 있는 화학자로 성장하도록 돕는데 UNIST 화학과가 앞장서겠다”고 말했다.

그 간 이론적 존재 가능성만 확인됐던 활성 중간체가 실험을 통해 최초로 확인됐다. 이 물질은 성 호르몬을 바꾸는 화학반응(탈포밀화 반응)의 중간 단계 물질로, 빠르게 생겼다 사라져 포착이 어려웠다. 실험에서는 탈포밀화 반응의 새로운 화학반응 경로도 밝혀냈다. 탈포밀화 반응을 촉진하거나 늦추는 방식을 통한 성 호르몬 조절 약물 등의 개발에 도움이 될 전망이다. UNIST(총장 이용훈) 화학과 조재흥 교수팀은 알데하이드 탈(脫)포밀화 반응 의 활성 중간체인 ‘퍼옥시헤미아세탈 복합체’를 분리해내는 데 성공했다. 탈포밀화 반응은 알데하이드계 물질의 포밀기 부분이 분리되는 화학반응이다. 남성호르몬이 여성호르몬으로 바뀌는 등의 주요 생체 대사, 원유 정제 과정 중 알데하이드를 휘발유나 천연가스로 변환하는 화학공정에서 탈포밀화 반응이 일어난다. 연구팀은 생체효소 모방 물질인 ‘코발트-퍼옥소종’을 이용해 분리 가능한 ‘코발트-퍼옥시헤미아세탈 복합체’를 합성해 냈다. 저온실험으로 코발트-퍼옥소종과 알데하이드를 반응시켜 코발트-퍼옥시헤미아세탈 복합체를 분리해 내고, 이 복합체의 각종 분광학적 특성을 최초로 분석했다. 그림1. 퍼옥시헤미아세탈 복합체 생성 단계를 거쳐 진행되는 알데하이드 탈포밀화 반응 도식 특히, 분석을 통해 퍼옥시헤미아세탈 복합체가 기존 제안된 이론과는 다른 방식으로 생성된다는 사실을 밝혀냈다. 실제 분리된 복합체를 분석한 결과 알데하이드의 카보닐기 부위가 코발트-퍼옥소종이 이루는 산소-산소 결합 사이에 삽입되는 방식으로 복합체가 만들어졌다. 기존에는 코발트-퍼옥소종이 카보닐작용기 부위를 공격해 복합체가 형성된다고 알려져 있었다. 조재흥 교수는 “주요 생리대사 반응인 탈포밀화 반응의 중간체를 최초 분리해 그 특성을 알아냈을 뿐만 아니라 이론적으로 제시됐던 기존 반응 경로와는 또 다른 반응 경로를 확인했다는 점에서 학술적으로 큰 의미가 있다”고 설명했다. 조 교수는 이어 “향후 호르몬의 전환을 조절하는 연구나 원유 정제 과정 중 알데하이드를 가스나 휘발유로 바꾸는 생체효소 모방 촉매 개발에 기여할 수 있을 것”이라고 기대했다. 한편, 연구팀은 네덜란드 라드바우드대(Radboud University) 로이토바(J.Roithová) 교수팀과 함께 극저온 분석과 계산화학 기법을 통해 중간체 생성 반응경로를 이전에 제시된 경로와 비교 분석하는 연구도 수행했다. 이번 연구는 조재흥 교수 연구팀 손영진 학생(DGIST 파견연구원)이 제 1저자로 참여했다. 연구결과는 화학분야 저명 국제학술지인 ‘미국화학회 골드지(JACS Au)’에 10월 6일자로 온라인 게재됐다. 연구 수행은 한국연구재단이 주관하는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구자)의 지원으로 이뤄졌다.

UNIST가 부산, 울산 지역에서 차세대 화학탐험가가 될 청소년을 찾는다. UNIST 화학과가 주관하는 ‘2021 UNIST 화학캠프’를 통해서다. 2021 UNIST 화학캠프는 첨단 화학에 관련된 강연과 실험을 진행하는 프로그램이다. 오는 8월 28일(토)부터 9월 11일(토)까지 3주간 매주 토요일에 진행된다. 참가자들은 UNIST 캠퍼스를 방문해 원데이(1Day) 캠프 방식으로 참여한다. 모집대상은 부산, 울산 지역 고등학교에 재학 중인 2학년 학생이다. 관심 있는 학생들은 소속 학교를 통해 오는 7월 23일(금)까지 신청하면 된다. 참가 규모는 회당 30명으로, 총 90명의 학생들에게 참가기회가 주어진다. 화학캠프는 미래를 이끌어나갈 청소년들에게 첨단 화학 연구의 중요성과 다양성을 소개하고, 창의적 인재로 성장할 수 있는 기회를 제공하기 위해 기획됐다. 유자형 화학과 학과장은 “청소년을 대상으로 화학의 중요성과 다양성을 소개하고, 진학 동기부여를 통해 경쟁력 있는 미래 화학자로 성장하기 위한 기회를 제공할 것”이라며 “올해를 시작으로 매년 UNIST 화학캠프를 개최해 기초과학분야의 인재 양성 기회를 확대해나가겠다”고 전했다. 2021 UNIST 화학캠프는 UNIST 자연과학대학 화학과와 기초과학연구소가 공동으로 추진하는 사업이다. 참가자로 선발된 인원들은 참가비 없이 프로그램에 참여할 수 있다.