KRICT 한국화학연구원

KRICT 매거진 200호   <h2 style="box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; font-synthesis: none; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-variant-alternates: inherit; font-variant-position: inherit; font-stretch: inherit; line-height: 1.1; font-optical-sizing: inherit; font-kerning: inherit; font-feature-settings: inherit; font-variation-settings: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, "Malgun Gothic", -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, "Helvetica Neue", Arial, sans-serif, FangSong, ？宋, STFangSong, ？文？宋, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol", AppleGothic, Dotum, arial, sans-serif; color: rgb(73, 73, 73); text-align: center;">KRICT 매거진이</h2> <h2 style="box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; font-synthesis: none; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-variant-alternates: inherit; font-variant-position: inherit; font-stretch: inherit; line-height: 1.1; font-optical-sizing: inherit; font-kerning: inherit; font-feature-settings: inherit; font-variation-settings: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, "Malgun Gothic", -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, "Helvetica Neue", Arial, sans-serif, FangSong, ？宋, STFangSong, ？文？宋, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol", AppleGothic, Dotum, arial, sans-serif; color: rgb(73, 73, 73); text-align: center;">걸어온 길</h2>     1979-1985 1978년 4월 대전 연구원 건물 준공한 해 뒤인 1979년 3월 화학연 최초의 소식지가 탄생했다. 화학연이 세상에 전하는 첫 번째 소식인 만큼 중요한 역사적 의미를 갖는 이 정기간행물은 “本 硏究所가 施設과 頭腦를 最大限 效率的으로 活用하여 所期의 目的을 達成하는 데 本 뉴스-레터가 보탬이 되기를 期待하면서 創刊에 즈음하여 人事 말씀을 드리는 바입니다.”라는 성좌경 초대 소장의 창간사로 반세기 대장정의 시작을 선포하고 있다.   1986-1997 대한민국에서 개최되는 사상 최초의 국제대회 ‘아시안게임’으로 온 나라가 들썩거렸던 이 해, <화학연 소식>도 창간 이후 줄곧 유지해온 표지 스타일에 큰 변화를 단행했다. 흑백과 청색의 단조로운 색상 대신 빨강, 분홍, 초록, 연두, 보라 등의 대담한 원색으로 표지를 장식하기 시작한 것이다. 연구개발 활동과 원내 주요동정 일색이었던 내부 지면에도 에세이와 시, 써클(동호회) 탐방 등의 읽을거리들이 등장하며 변화의 바람이 불기 시작했다.   1998-2005 소식지의 큰 변화에 반발도 심했던 것인지 1988년부터 1997년까지 근 10여 년간 다시 기존의 흑백·청색 조합 표지로 회귀했던 <화학연 소식>은 1998년부터 본격적으로 컬러사진과 활자를 적용하며 현대적인 모습의 사보로 변신을 거듭했다. 이 시기의 또 다른 특징으로는 발행주기가 계간, 격월, 월간을 오가고 있다는 것이다. 주무부처와 연구원 명칭 변경 등 창립 30주년을 전후해 일어난 많은 변화들이 변화무쌍한 발행주기에도 반영되고 있는 듯하다.   ？   2006-2009 비로소 봄, 여름, 가을, 겨울의 계간(季刊)으로 자리를 잡은 뉴스레터는 계절감 넘치는 표지 디자인과 기관의 영문명 ‘KRICT’를 전면에 내세우며 대대적인 변화의 시작을 알렸다. 첫 사보 이후 30여 년 만에 처음으로 사진이 아닌 일러스트가 표지를 장식했고, 내지 지면에서도 전면 컬러이미지를 적극 도입하는 등 큰 변화들이 일어났다. 이 같은 개성적인 디자인의 접목은 2010년대에 들어서며 더욱 다양한 시도로 확장되어 갔다.   2010-2018 2010년부터 2018년에 이르는 기간은 화학연 뉴스레터의 새로운 도전이 정점으로 향하는 시기였다.  단순히 예쁘고 보기 좋은 디자인에서 벗어나 원소기호의 기하학적 형상화, 모던한 타임지 스타일의 표지 등으로 더욱 대담해진 아트워크가 독자들에게 색다른 볼거리를 선사했다. 하지만 이 역시 한때 유행하는 트렌드의 발 빠른 반영일 뿐, 화학연 고유의 브랜드 아이덴티티로 정착하기에는 부족했다.   2019-vol.200 그간 표지와 내지를 통해 시도해온 수많은 모험적 디자인이 서서히 화학연의 정체성이라는 하나의 맥락 안에 수렴되어 가기 시작했다. 패션지를 닮은 스튜디오 사진 컷의 표지로 잠시 변화가 있기도 했으나 이내 화학연 본연의 가치를 압축 표현하는 일러스트를 통해 다시 궤도를 찾은 표지 디자인이 화학연 최초의 공식 캐릭터 ‘케미’와의 조합을 통해 마침내 창간 200호에 이르러 잠재력의 꽃을 활짝 피우고 있다.？

KRICT 스페셜 2   <h2 style="text-align: center;">2050 탄소중립의 길잡이 화학연의 ‘CCU’ 기술</h2>   <h2 style="text-align: center;"></h2>   화학연은 올해 원장 직속의 특별기구인 ‘국가전략기술추진단’을 신설했습니다. 대한민국의 명운이 걸려 있다고 해도 과언이 아닌 12대 국가전략기술 확보에 조직 역량을 총결집하기 위한 조처입니다. 여기에는 전 세계적인 탄소중립 의무에 따라 향후 대한민국 산업 전체의 경쟁력을 좌우하게 될 아주 중요한 탄소중립기술도 포함됐습니다. 바로 CCU(이산화탄소 포집 및 활용 기술)입니다.   <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">더 빨라진 탄소중립 시계   탄소중립은 인간의 활동으로 배출되는 온실가스를 최대한 줄이고 대기 중 온실가스는 제거해 결과적으로 순 배출량을 ‘0’으로 만드는 것입니다. 국제사회의 바람대로 지구 평균온도의 상승폭을 2100년까지 1.5℃ 이내로 제한하려면 2050년경에는 전 지구적으로 탄소중립(Net-zero)에 도달해야 합니다. 이에 따라 우리나라를 비롯한 각국 정부와 기업들의 2050 탄소중립 선언이 계속되고 있는데요. 대량으로 배출되는 이산화탄소의 감축은 기후변화 저지의 가장 중요한 열쇠이지만 화석연료를 기반으로 성장해온 세계 경제 전반의 궤도 수정이 불가피한 양날의 검이기도 합니다. 세계 최대 온실가스 배출국 중국과 러시아, 사우디아라비아, 인도네시아가 2050 탄소중립을 거부하고 다른 나라들보다 10년 늦은 2060년 탄소중립을 선언하고 있는 것도 이 때문입니다. 세계 3위의 온실가스 배출국이자 올해 중국을 넘어 세계 최대의 인구수에 도달한 인도는 이보다 더 늦은 2070년 탄소중립을 약속하고 있지요. 반면 우리나라는 2050 탄소중립의 중간 기착지인 2030년까지 국가온실가스를 2018년 대비 40%까지 감축하는 국가온실가스 감축 목표(NDC, Nationally Determined Contributions)를 추진 중입니다. 2030년까지 이를 달성하기 위해서는 에너지, 산업, 농업, 산림, 쓰레기까지 국가 사회 전반에 걸쳐 연평균 4~5%의 매우 급격한 온실가스 감축이 필요합니다. 세부적으로는 온실가스 배출량이 가장 많은 발전 부문에서 45.9%, 건물에서 32.8%, 수송 부문 37.8%, 특성상 온실가스 저감이 쉽지 않은 산업 부문에서도 14.5%의 온실가스를 줄여야 하지요.     <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">원장 직속의 태스크포스   산업 부문에서 발생하는 이산화탄소는 주로 화석연료의 연소와 추출, 처리가 빈번한 철강, 석유화학, 정유 산업 등이 주요 배출원입니다. 한국뿐만 아니라 세계 경제의 중추가 되는 분야인 만큼 대대적인 기술혁신이 필요하지요. 이에 따라 국내 산업계의 경우 2020년대에 들어서며 ESG(환경·사회·지배구조) 경영으로의 대전환을 통해 온실가스 저감 대책 찾기에 골몰해 왔는데요. 현존하는 방법들로는 한계가 있어 보다 효과적인 이산화탄소 저감 기술이 탄생하지 않을 경우 자칫 멀쩡한 공장을 멈춰야 할 수도 있다는 우려가 커지고 있는 상황입니다. 예를 들어 철강 산업은 석탄발전(28%) 다음으로 높은 이산화탄소 배출 비중(14%)을 차지하고 있습니다. 철강의 주원료인 철광석은 산소와 결합한 산화철의 형태로 광산에서 채굴됩니다. 이를 순수한 철로 환원하기 위해서는 산화철에서 산소를 떼 내야 하는데요. 여기에 석탄을 가공해서 만드는 순수한 탄소 덩어리 코크스를 이용합니다. 산화철의 산소가 코크스와 결합해 이산화탄소가 되도록 하고 순수한 철만 남기는 것이지요. 또한 철광석이 녹을 정도의 고온으로 가열하는데 이때 주로 쓰는 연료가 석탄입니다. 이런 일련의 제철 과정에서 배출되는 막대한 양의 온실가스 저감이 철강업계의 큰 숙제입니다. 석유화학과 정유 업계의 고민 역시 마찬가지입니다. 산업계 전반의 기초 화학원료와 수송에너지를 제공하는 석유화학·정유 부문은 특성상 고온·고압의 에너지 집약산업입니다. 따라서 제품 생산과 가공, 부산물 소각 등의 단계에서 많은 이산화탄소가 발생되지요. 이에 따라 기후변화 대응 연구의 여명기인 1990년대부터 이산화탄소 분리·회수와 유용한 물질로의 전환을 위한 연구를 활발히 진행해온 화학연의 새로운 역할론이 더욱 주목받을 수밖에 없는 상황입니다. 신설 국가전략기술추진단 내의 탄소중립전략센터를 통해 연구역량을 결집하고 있는 CCU 기술 개발이 바로 그것입니다.     <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">일석이조 자원순환 기술   CCU(Carbon Capture and Utilizatin)는 주요 탄소 배출 원인 화석연료 부생가스로부터 나오는 대기오염물질을 줄이는 동시에 이를 다시 청정연료와 산업용 원료로 재활용하는 일석이조의 복합적인 자원순환 기술입니다. 이 기술이 특히 더 중요한 것은 서로 양립하기 힘든 이산화탄소 감축과 지속가능한 산업 성장을 동시에 해결할 수 있는 일거양득의 방안이기 때문입니다. 이산화탄소가 지구환경에 미치는 영향뿐만 아니라 자원순환의 잠재력 또한 높다는 점에 주목해온 화학연은 그간 발전소와 산업단지 등에서 대량으로 배출되는 이산화탄소를 효과적으로 포집·저장해 휘발유, 나프타, 메탄올, 에틸렌, 올레핀, 프로필렌 카보나이트, 유기산 등의 유용한 화합물로 전환하는 혁신기술들을 탄생시켜 왔는데요. 탄소중립의 시계가 빨라지며 화학연 원천기술들의 신속한 상용화 역시 중요한 국가적 과제로 부상하고 있습니다. 이에 따라 화학연은 현재 전라남도, 여수시와 함께 화학 분야 국내 유일의 R&D 실증 전문기관인 ‘탄소중립화학공정실증센터’의 구축에 박차를 가하고 있습니다. 탄소중립화학공정실증센터는 화학연 등이 국가 R&D로 개발한 원천 기술들의 실증연구를 통해 탄소중립 화학기술의 빠른 상용화를 지원하게 될 국가 차원의 실증복합시설입니다. 총 563억 원 규모의 예산을 들여, 올해 말 촉매제조 실증시설의 완공에 이어 내년 말까지 CCU 실증시설 구축을 마무리한다는 계획입니다. 실증센터가 여수에 설치되는 것은 이곳이 한반도 최대의 중공업지대인 울산·포항과 더불어 석유화학, 정유, 철강 산업을 양분하고 있는 중요한 산업거점이기 때문입니다. 여수는 특히 석유화학 부문에서 국내뿐만 아니라 동아시아 최대의 산업단지인 만큼 이번 탄소중립화학공정실증센터 설치를 통해 동북아 최대의 탄소중립기술 상용화 지원 허브가 될 것으로도 전망되고 있습니다.     <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">원천기술에서 상용제품으로   이와 함께 화학연은 이미 기술이전을 넘어 실증 단계에 이른 CCU 원천기술들의 상용화에도 더욱 속도를 내고 있습니다. 지난 6월 울산에서는 화학연이 개발한 ‘이산화탄소 활용 건식개질 플랜트’의 완공식이 열렸습니다. 이 성과는 특히 화학연이 국내 CCU 전문기업(부흥산업사)와 오랜 공동연구 끝에 소재부터 공정까지 순수 국내기술로 CCU 기술을 완성시킨 것이라 더 의미가 큰데요.   울산 부흥산업사 공장 내 구축된 건식개질 플랜트   수소와 일산화탄소로 이뤄진 합성가스는 암모니아, 알코올, 플라스틱 등 다양한 화학 연료 및 원료의 필수적인 핵심 물질입니다. 따라서 건식개질을 통해 이산화탄소를 석유화학 원료인 합성가스로 전환하는 기술은 지난 100여 년간 석유화학 산업의 오랜 숙원이었습니다. 하지만 반응중 복잡한 부반응으로 촉매가 활성화되지 못해 상용화가 어려웠던 것을 화학연 연구진이 실증에 성공하며 세계 최고 수준의 온실가스 감축효과를 보이는 합성가스 제조 기술이 탄생하게 된 것입니다. 세계 최대 규모의 이산화탄소 활용 건식개질 플랜트를 통해 막바지 최적화 연구가 한창인 이 CCU 기술의 핵심은 약 1만 시간 이상 사용이 가능한 안정한 촉매입니다. 이를 통해 세계 최고 수준의 온실가스 감축효과를 보이는 합성가스 제조 기술의 상용화가 가능해진 것인데요. 이 기술을 바탕으로 2024년부터 초산, 메탄올, 디메틸카보네이트 등의 CCU 제품 생산이 본격화될 전망입니다.     <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">CO2 배출 쌍두마차의 융합     화학연은 앞서 2022년 출범한 LCP 융합연구단(Center for Low-carbon Chemical Process, 저탄소화학공정융합연구단)을 통해 산업분야 온실가스 배출 1, 2위를 다투는 철강산업과 정유·석유화학산업의 탄소저감형 통합공정 기술개발에도 박차를 가하고 있습니다. LCP 융합연구단은 국내 여러 정부출연연구기관이 확보한 원천기술을 모아 기업과 함께 실증하고 상용화까지 연계하는 협력 모델을 구축하는 게 목표인데요. LCP 융합연구단이 제시하고 있는 선도적인 탄소저감형 통합공정 기술의 하나는 화학연이 세계 최초로 상용화에 성공한 ‘나프타 촉매 분해 공정 기술’입니다. 원유 정제과정에서 생산되는 나프타는 국내 석유화학산업의 중추를 이루는 아주 중요한 원료물질입니다. 나프타를 분해해 에틸렌, 프로필렌 부타디엔, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 다양한 기초유분이 만들어지고 이를 바탕으로 합성수지, 합성섬유, 염료, 의약품 등 광범위한 산업 제품들이 생산됩니다. 우리나라의 석유화학 산업은 세계에서 다섯 손가락 안에 꼽힐 정도로 규모가 큰 만큼 나프타의 생산량과 사용량이 많고 수출 비중도 높습니다. 문제는 나프타 분해 공정에 약 850℃ 이상의 고온이 필요해 많은 에너지 소비와 함께 다량의 온실가스를 배출한다는 것인데요. 화학연 연구진들이 2002년부터 개발해온 세계 최초의 촉매 이용 나프타 분해 공정 기술은 기존 열분해 공정보다 150℃ 이상 낮은 온도에서 나프타를 분해할 수 있어 에너지 소비를 줄이고 이산화탄소 배출도 10% 이상 저감할 수 있습니다. 이 혁신 기술은 그간 계속되는 연구개발을 통해 상용 촉매 제조법 확보 및 데모 플랜트 평가에 이어 2010년대 화학연 사상 최대 규모의 기술이전으로도 이어졌는데요. 현재 LCP 융합연구단은 제철소 부생가스 기반의 메탄올 제조기술, 천연가스로부터 합성가스를 생산하는 기술, 저활용 유분으로부터 올레핀을 제조하는 기술 등 철강과 석유화학산업의 융합을 극대화할 수 있는 핵심기술의 개발과 융합을 통해 연간 50만 톤의 플라스틱 원료를 생산하는 탄소저감형 통합공정 기술을 완성한다는 계획을 향해 연구개발의 고삐를 바짝 죄고 있습니다. 또한 큰 규모를 자랑하는 우리나라의 석유화학산업 생태계에 아직 이렇다 할 촉매 생산기업이 없음을 감안해 소재 국산화를 위한 촉매 생산기업의 설립에도 많은 힘을 기울이고 있습니다.     <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">차세대 CCU 혁신 기술   사우디아라비아 ‘네옴시티’의 신도시 프로젝트 ‘더 라인’ 상상도. (사진: 네옴시티 홈페이지)   또한 화학연에서는 도심의 잉여 에너지와 대기중 이산화탄소를 CCU 기술에 적용하고자 하는 도전적인 연구도 함께 추진되고 있습니다. 도시 생활권에서 배출되는 이산화탄소가 전체 배출량의 절반을 차지함에도 불구하고, 관련 기술 개발은 매우 미흡한 실정인데요. 이는 전 세계적으로 대부분의 CCU 연구가 산업계 적용을 위해 이루어지고 있기 때문입니다. 최근 사우디아라비아의 네옴시티와 같은 초대형 스마트시티 사업이 추진됨에 따라, 도시에서 배출되는 탄소의 처리 및 자원화 기술 개발은 국가경쟁력 확보로 직결되고 있습니다. 이에 화학연은 도심의 버려지는 에너지원인 폐열, 광에너지를 전기화학 시스템에 적용하여 공기 중의 이산화탄소를 포집하고 더 나아가 고부가가치의 연료 물질로 자원화하는 새로운 기술 개발에 집중하고 있습니다. 이를 위해 저농도의 이산화탄소를 전기화학적으로 포집하는 기술, 포집된 CO2를 즉시 연료로 사용 가능한 에탄올, 프로판올 등의 고부가가치 화합물로 전환하는 기술이 활발하게 연구되고 있습니다. 이처럼 새로운 개념의 CCU 기술을 통해, 이산화탄소 활용 에너지의 부하를 줄이고 동시에 도심 인프라 적용이 가능한 탄소 네거티브 기술의 새로운 패러다임을 선도할 것으로 기대됩니다. 이처럼 국가 탄소중립 정책 전반에 걸쳐 핵심적인 지렛대로 작용 중인 화학연의 CCU 연구개발은 가깝게는 최대 수출시장인 미국·중국·EU 등의 탄소세 도입, 조금 더 시간이 남았다 해도 2050년까지 온실가스 배출량을 제로(0)로 줄여야 하는 국내 산업계 전체에 온실가스 저감과 유용한 자원 생산의 일석이조 해결책을 제시하고 있습니다. 정책 지원부터 R&D까지 전방위로 펼쳐지고 있는 화학연의 광폭행보가 갈 길 바쁜 대한민국 2050 탄소중립의 여정에 큰 힘이 되기를 기대합니다.

KRICT 스페셜 1   <h2 style="text-align: center;">화학연의 ‘수소시대’ 핵심기술 계속되는 성공 비결은 ‘꾸준함’</h2> <h2 style="text-align: center;"> </h2>   국내는 물론 세계적으로도 가장 큰 규모를 자랑하는 수소산업 전시회 ‘H2 MEET 2023’이 지난 9월 고양시 킨텍스에서 개최됐습니다. 수소산업 생태계 전반에 걸쳐 최신 기술이 총망라되는 이 행사에는 올해 역대 최대인 18개국 303개 기업·기관이 참가했습니다. 시시각각 다가오는 탄소중립 의무 시한과 산업 지형 변화에 대응해 수소에너지 활성화에 더욱 큰 힘을 쏟고 있는 각국 정부와 기업들의 관심이 반영된 것으로 풀이되고 있습니다.   <h2>성큼 다가온 글로벌 수소경제 시대</h2>   <h2></h2>   2019년 대대적으로 발표된 우리나라의 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 계기로 열리기 시작한 H2 MEET는 궁극의 친환경 에너지 기술인 수전해와 수소연료전지 기술을 필두로 모빌리티, 충전소, 탱크, 파이프라인, 안전 등 전 세계 수소 기술의 발전상을 한 자리에서 확인할 수 있는 장이 되어왔습니다. 세계 최초의 수소연료전지 승용차 양산과 수소법 제정 등으로 한 발 앞서 국제적인 리더십을 확보해온 우리나라는 이번 H2 MEET 2023에서도 다양한 신기술들을 선보여 눈길을 끌었는데요. 세계 최초로 서울과 수도권에서 운행이 시작된 수소 청소차와 역시 세계 최초로 건설되는 울산 도시철도 1호선의 수소 트램을 비롯해 지게차부터 항공기까지 다양한 규모의 발전원으로 활용할 수 있는 모듈형 수소연료전지, 트럭에 싣고 다니는 이동형 수소충전 시스템, 음식물 쓰레기와 폐플라스틱을 활용한 수소 추출 기술 등이 곧 다가올 수소사회의 미래를 가늠하게 했습니다. 수소는 현재 탄소중립 실현의 가장 이상적이고 현실적인 에너지원 중 하나로 손꼽히고 있습니다. 수소는 물과 유기화합물의 형태로 자연 어디에나 존재해 이론적인 생산량이 무제한에 가깝습니다. 143kJ/g의 단위 무게 당 연소열은 메탄, 휘발유보다 2~3배 높습니다. 연소 후에는 순수한 물만 남고 오염물질도 배출되지 않습니다. 대표적 에너지 운반체인 전기와 양방향 전환도 가능합니다. 18세기부터 계속돼온 연구와 응용으로 이미 상당한 지식과 기술이 축적되어 있다는 것도 수소를 가장 유력한 차세대 범용 에너지원으로 주목받게 하는 강점입니다. 이에 따라 기술패권을 선점하려는 세계 각국의 각축전이 점점 더 치열해지고 있는데요. 미국은 2002년 가장 먼저 수소경제를 차세대 국가 에너지 정책으로 공식화하고 신재생에너지의 테스트베드 역할을 하는 캘리포니아 주를 중심으로 수소 관련 사업을 꾸준히 추진해왔습니다. 이 같은 정책은 2020년을 전후해 다른 주로도 빠르게 확산되고 있는데요. 특히 승용 위주의 무공해차량(ZEV) 규제를 트럭과 버스, 지게차 등의 상용차로 확대해 수소연료전지 기반의 모빌리티 시스템 구축에 주력하는 추세입니다. 넓은 국토에서 자연적으로 생성, 축적되는 수소 매장지를 개발하는 데도 관심이 높습니다. 최근 빌 게이츠가 지하 청정수소 추출 기술 개발에 9,100만 달러를 투자한 데 이어 미국 에너지부(DOE) 역시 대형 R&D 기금 조성을 발표했습니다. 캔자스와 네브래스카 등 중서부 주에서는 이미 시험정의 시추 작업이 시작되었다고도 전해집니다. 전통의 과학기술 강국 독일과 일본도 분주합니다. 두 나라가 2019~2020년 사이 공개한 수소에너지 정책에서 눈에 띄는 점은 전략적인 위치 선정입니다. 이들의 비전은 ‘수소기술 수출국 지위 선점’과 ‘저비용 수소공급망 구축’으로 압축할 수 있습니다. 수소 생산-저장·운송-활용 전반에서 고부가가치 기술을 수출하고, 자국에 필요한 수소는 청정수소를 저렴하게 대량 생산할 수 있는 지역에서 수입해 안정적인 공급망을 확보하려는 것이지요. 대규모 태양광 발전이 가능한 호주, 세계에서 가장 긴 해안선으로 풍력 발전 환경이 우수한 칠레, 천혜의 지열·수력 에너지를 보유한 아이슬란드처럼 그린수소 수출국 전환을 꾀하는 지역들과도 이해관계가 잘 맞아 떨어지는 전략입니다. 국경을 넘어 범지구적인 분업화 양상으로 전개되고 있는 글로벌 수소 밸류체인은 재생에너지 환경이 빈약한 우리나라에게 불리한 조건인 동시에 유리한 기회이기도 합니다. 리더십 경쟁의 최종 승부처는 결국 ‘누가 더 친환경적이고 경제적인 수소기술을 개발·공급하게 될 것인가’로 귀결될 가능성이 점점 더 높아지고 있기 때문입니다. 화석연료나 천연자원이 부족해도 이제 지식과 기술만 있다면 얼마든 새로운 에너지 패러다임의 주도권을 쥘 수 있는 공정하고 평등한 출발선이 열린 셈이지요. 이에 따라 화학연은 대한민국의 차세대 에너지 경쟁력 확보와 탄소중립 실현의 지렛대가 될 수소 기술 개발에 더욱 박차를 가하고 있습니다. 특히 주목할 만한 점은 생산과 저장·운송, 활용으로 이어지는 수소산업 생태계 전반에 걸쳐 고르게 첨단 기술을 양산하고 있다는 점입니다.     <h2>수소에너지 상용화의 핵심동력</h2> <h2> </h2> 자연 상태의 수소는 대부분 기체가 아닌 화합물의 형태로 존재합니다. 석유, 석탄, 천연가스처럼 비교적 손쉽게 캐거나 뽑아 쓸 수 있는 자원이 아니기 때문에 인위적인 분리 과정이 필요하지요. 현재 수소 생산 방식은 크게 3가지입니다. 석유화학·철강 산업 등에서 부산물로 나오는 부생수소, 메탄 등의 탄화수소를 고온의 수증기로 열분해하는 추출수소, 그리고 물을 전기분해해 수소와 산소를 분리하는 ‘수전해(水電解) 방식’입니다.   <span font-size:="" style="color: rgb(99, 99, 99); font-family: se-nanumgothic, arial, " text-align:="" white-space-collapse:="">이 가운데 가장 친환경적이고 이상적인 모델은 이산화탄소가 발생하지 않는 수전해 방식입니다. 현재 글로벌 수소 생산량의 99%가 화석연료를 기반으로 생산되며 대량의 이산화탄소를 배출하고 있습니다. 따라서 미래 수소 에너지 시대의 관건은 탄소배출제로의 청정수소를 생산하는 수전해 기술과 이를 활용할 수소연료전지 시스템의 고도화에 달려 있다고 해도 과언이 아니지요. <span font-size:="" style="color: rgb(99, 99, 99); font-family: se-nanumgothic, arial, " text-align:="" white-space-collapse:="">올해 2월 전 세계 최대 규모의 학술단체인 미국화학회의 국제학술지(ACS Energy Letters)는 화학연 연구진이 개발한 ‘가지사슬 구조의 전해질막’을 표지 논문으로 선정했습니다. 바로 수전해 기술의 핵심소재인 전해질막의 성능을 기존보다 80% 넘게 향상시킨 연구 성과였는데요. 이 기술은 특히 흐린 날씨나 바람이 적은 날처럼 태양광·풍력 등의 재생에너지 발전량이 떨어질 경우 수소-산소의 과도한 혼입으로 높아질 수 있는 폭발의 위험도 크게 줄였습니다. 튼튼한 엔지니어링 고분자 기반의 가지사슬 구조로 수소 이온의 ‘높은 전도도’와 수소 기체의 ‘낮은 투과율’이라는 수전해 시스템의 양대 과제를 동시에 해결하는 쾌거였지요. 이어 두 달 뒤인 4월에도 다시 한 번 화학연의 연구 성과가 미국화학회 국제학술지를 통해 세계의 이목을 끌었습니다. 화학연 연구진이 세계 최고 성능과 내구성의 전기화학적 이산화탄소 전환용 음이온교환막 소재 기술을 개발하는 데 성공한 것인데요. 화학연이 개발해온 이 소재 기술은 이산화탄소를 유용한 화학 원료인 일산화탄소(CO)로 전환하는 공정뿐만 아니라 친환경 수전해의 핵심기술로서도 매우 중요한 가치를 지니고 있습니다. 이산화탄소 전환 그리고 친환경 수전해라는 탄소중립 시대의 양대 핵심산업이 하나의 뿌리기술에서 양 갈래로 가지를 뻗어나가고 있는 것인데요. 화학연의 관련 기술을 이전받은 한화솔루션은 국내 최초의 친환경 수전해 상용생산을 목표로 친환경 수전해 생산기지 구축에 박차를 가하고 있습니다. 화학연은 앞서 2020년에도 상용소재 대비 5~10배 높은 이온 선택 특성, 10분의 1 이하의 저렴한 합성 공정, 단량체 구조 및 특성과 합성 디자인의 다각화로 다양한 맞춤형 설계가 가능한 수소연료전지용 ‘비과불화탄소계 이오노머’를 개발하는 데 성공한 바 있습니다. 10년여의 오랜 연구 끝에 마침내 큰 결실을 맺은 이 기술은 다시 세계 최초의 레독스 흐름전지용 부분가지형 이온 교환막 개발과 기술이전, 롤투롤 인쇄 공정을 기반으로 하는 대면적 연속식 이오노머 제조기술로 진화하며 한층 상용화에 가깝게 다가서고 있는데요. 화학연의 이런 성과들은 한 발 앞선 전망을 바탕으로 지속해온 중장기적인 연구개발의 결과라 할 수 있습니다. 국제적으로도 관련 기술의 성숙도가 매주 낮았던 1990년대부터 수소 생산과 저장·운송과 활용까지, 수소산업의 핵심기술 전반에 걸쳐 꾸준히 관련 연구개발을 이어온 노력이 본격적인 수소 에너지 시대를 맞아 비로소 활짝 만개하고 있는 것이라 할 수 있습니다. 화학연은 이미 2018년에도 수소와 고부가화학제품을 동시에 생산하는 전기화학 촉매 전환 기술로 국가연구개발 우수성과 100선에 선정될 만큼 국내 수소 산업 경쟁력 강화에 오랜 기간 힘써 왔습니다. 이 기술은 대부분 버려지던 바이오디젤 생산과정의 부산물 글리세롤에서 수소와 유기산을 동시에 생산할 수 있는 촉매 기술인데요. 특히 기존 수전해 수소 생산 기술 대비 2배 이상의 적은 에너지로 수소 및 유기산을 동시에 생산할 수 있는 획기적인 전기화학 촉매 전환 기술을 개발하였으며, 현재 관련 기술 분야에서 화학연은 세계 최고 수준의 기술력을 보유하고 있습니다. 이와 함께 지리적 여건상 저렴하고 안정적인 재생에너지 공급이 어려운 우리나라의 현실을 감안해 화력발전소나 원자로의 버려지는 폐열을 재활용하는 ‘메탄 열분해 기술’도 선보인 바 있습니다. 천연가스의 주성분인 메탄을 고온·고압의 증기로 분해하는 수소 생산방식의 이산화탄소 배출량을 대폭 절감할 수 있도록 한 것이지요. 수전해에 버금가는 제2의 친환경 수소 생산 방식으로도 불릴 만한 이 기술은 화학공정의 효율을 높이고 에너지 사용량을 줄이는 ‘촉매’가 비결입니다. 화학연이 1976년 개원 이래 국내 화학산업의 발전을 위해 가장 공들여온 분야 중 하나이지요. 화학연이 각고의 노력을 기울여온 고성능 촉매 기술 개발은 오늘날 친환경 수소 생산의 영역에서도 무서운 뒷심을 발휘하고 있습니다. 고가의 백금을 10분의 1로 줄여도 높은 효율로 수소생성 반응을 유지하는 촉매, 역시 비싼 루테늄의 70분의 1 가격인 니켈을 활용해 값싸고 풍부한 암모니아로부터 저렴한 수소를 생산할 수 있게 한 촉매 기술들이 이런 화학연의 오랜 촉매 연구개발의 결과물들이라 할 수 있습니다.     <h2>글로벌 리더십 확보의 교두보</h2> <h2> </h2> 수소 에너지 시대의 대두와 함께 빛을 발하는 화학연의 또 다른 연구개발 분야는 ‘불소’입니다. 화학연은 지난 30여 년간 제조과정이 어렵고 복잡해 독일·프랑스·일본·미국 등의 선진국에 의지해온 불소계 소재와 공정 기술 개발에 힘써왔습니다. 이에 따라 국내 유일의 불소계 소재 전문 연구그룹으로 2018년부터 2020년까지 3년 연속 국가연구개발 우수성과 100선에 선정될 만큼 앞장서서 불소계 소재 국산화의 길을 헤쳐 왔는데요. 2021년 화학연이 국내 기업에 이전한 ‘과불화술폰산 이오노머’는 현재 세계의 도로 위를 달리고 있는 상용 수소차들에 탑재된 수소연료전지의 핵심 기술입니다. 우리나라가 수소차 분야에서 세계 최고 수준의 경쟁력을 자랑하면서도 매우 까다롭고 긴 제조공정 때문에 해외 글로벌 기업들로부터 전량 수입해온 소재이지요. 세상에서 가장 가벼운 원소인 수소는 압축이나 액화가 쉽지 않습니다. 점차 국제적으로 분업화되고 있는 글로벌 수소 밸류체인에서는 대용량의 수소를 먼 곳까지 쉽고 안전하게 저장·운송하는 기술이 필수적입니다. 이는 부피당 에너지 밀도가 현저히 낮은 수소 저장과 운송을 위해 매우 큰 부피의 용기가 필요하다는 말과 같습니다. 현재 가장 대표적인 수소 저장·운송 기술로는 수소를 –253℃로 액화해 고압수소탱크로 옮기는 방법이 사용되고 있지만 특수 설비가 필요하고 장기 보관도 어렵습니다. 또한 다른 원소 대부분과도 잘 화합하는 수소는 금속에도 잘 흡수되기 때문에 저장·운송 금속 용기의 취성을 높여 350 기압 이상의 압축 탱크에는 카본 소재의 특수재질을 사용해야 합니다. 따라 폭발 위험이 있는 700 기압 이상의 초고압과 극저온, 고가의 특수장치를 필요로 하는 용기를 대체할 수 있는 기술에 대한 연구개발이 전 세계적으로 활발합니다. 수소를 제3의 안전한 화학물질과 결합시킨 뒤 다시 수소로 바꿔서 사용하는 액상유기물 수소 저장체(Liquid Organic Hydrogen Carrier, LOHC) 기술이 대표적이지요. 화학연이 국내 최초로 독일과 일본의 극소수 연구팀만 보유하고 있던 LOHC 핵심기술 개발에 도전하기 시작한 해는 2015년입니다. 그리고 몇 해 지나지 않은 2018년, 헤테로 고리 기반의 독자적인 LOHC 유기물 소재와 선택적 수소화 촉매 개발에 성공했습니다. 국제적 권위지인 독일 ‘켐서스켐(Chem Sus Chem)’이 화학연의 연구 결과를 표지로 선정한 것은 세계에서 유일하게 상용물질 활용을 넘어 고성능·고안정성의 LOHC 저장체와 촉매 제조 기술, 그리고 상용화의 필수 조건인 공정 기술 전체를 독자적으로 확보했기 때문입니다. 짧은 시간 만에 ‘액상유기물 기반 신규 수소 저장체 활용기술’이란 세계적 성과를 이뤄낸 화학연 연구진은 2019년 국가연구개발 우수성과 100선에서도 최우수성과로 선정된 이후, LOHC 기술의 상용화를 위한 대량생산 공정 연구에 더욱 박차를 가하고 있는데요. 국내 최대의 공업도시이자 수소 인프라 구축이 가장 활발한 울산시와 협력해 충전소와 모빌리티 등 수소 저장·운송 과정 전반에 대한 LOHC 기술 실증 사업이 추진되고 있어 미래 수소사회의 모습을 더욱 현실적으로 확인할 수 있게 될 전망입니다. 수소 저장과 운반에 관한 또 다른 연구 중에 암모니아를 활용한 연구가 있습니다. 암모니아는 화학적으로 수소를 포함하고 있으며, 액체로 만들기 쉬워 이동과 보관이 편리합니다. 그런데 암모니아를 수소로 전환하려면 촉매가 필요하고 따라서 고효율과 저비용의 촉매 개발이 필수적입니다. 화학연에서는 세계 최고 성능 수준의 고효율 암모니아 분해 촉매 기술을 개발하여 에너지 환경 분야에서 가장 영향력 있는 저널 중의 하나인 응용촉매 B-환경(Applied Catalysis B-Environmnetal)에 발표하였고 2022년 본 기술을 기업에 기술이전하는 성과를 거두었습니다. 또한 저렴하면서도 효율적인 비귀금속 기반의 암모니아 분해 촉매 기술을 개발하는 데도 성공하여 응용촉매 B-환경(Applied Catalysis B-Environmnetal)에 게재하고 원천특허를 확보하였습니다. 화학연의 이러한 “암모니아로부터 고효율 수소 생산 촉매기술”은 우수한 연구성과를 인정받아 2023년 국가연구개발 우수성과 100선에 선정되는 결과를 이뤄냈고 현재 상용화를 위한 실증 연구에 매진 중입니다. 국제에너지기구(IEA)는 2020년 기준 연간 7천만 톤 수준인 전 세계 수소 생산량이 2070년 5.2억 톤까지 늘어나 최종 에너지 수요에서 석유가 차지하는 비중을 넘어서게 될 것으로 내다보고 있습니다. 또한 전체 수소 생산량의 59%가 재생에너지 기반의 친환경 수전해 방식으로 이뤄져 누적 이산화탄소 감축량의 절반 가까이를 책임지게 될 것으로 전망하고 있습니다. 이 같은 전망치들을 종합해 바클레이, HSBC, 골드만삭스 등의 투자기관들이 예측하고 있는 2050년 세계 수소산업 시장의 규모는 무려 1조 달러에 이르고 있는데요.  친환경 수소 생산과 저장·운송, 활용 전반에 걸쳐 고르게 핵심기술들을 창출하며 국내 수소산업 생태계 모두의 경쟁력 향상에 힘쓰고 있는 화학연의 활약이 성큼 눈앞으로 다가온 글로벌 수소경제 시대, 대한민국의 국제적인 리더십 유지와 확보의 중요한 교두보가 될 수 있기를 기대합니다.

케미가 GREEN 동화   이차전지가 좋아요! 시골 쥐와 도시 쥐  

케미 히스토리 울산, 화학연, 그리고 고래들       신석기 시대 말기 혹은 청동기 시대의 것으로 추정되는 울산 반구대 암각화. 선사시대 사람들의 수렵 생활이 바위에 새겨진 이 유적에서 가장 많이 보이는 것은 해양생물, 특히 ‘고래’입니다. 비록 원시적인 벽화이지만 고래만큼은 지금 봐도 놀랄 만큼 아주 세밀하게 묘사되어 있지요. 새끼를 등에 올려놓는 습성을 가진 귀신고래, 앞뒤가 색이 다른 범고래, 유별나게 큰 혹등고래 등이 종류별로 그려진 데다 미 끼, 그물, 작살 같은 사냥도구와 고래를 뒤쫓는 나무배, 잡은 고래를 해체하는 모습까지 등장해 우리나라는 물론 세계사에서도 인류 고래잡이 역사의 시작 부분에서 가장 처음 언급되곤 합니다. 울산의 반구대 암각화로 알 수 있듯이 인류의 고래잡이 역사는 매우 깁니다. 한 번만 사냥에 성공해도 육지동물 수십 배, 수백 배의 고기를 얻을 수 있다는 것은 옛 선조들에게 충분히 목숨을 걸 만한 일이었을 것입니다. 하지만 가장 포경이 활발했던 시기에 고래를 잡는 가장 큰 동기는 고기가 아니라 기름, 즉 경유(鯨油)였습니다. 고래에게서 나오는 막대한 양의 기름이 도시의 가로등 램프를 밝히고 양초와 비누의 원료가 되었지요. 특히 기계공업이 발달한 산업혁명 시기에는 윤활유의 수요가 폭증하며 전 세계 바다에서 고래를 무차별적으로 남획하기에 이릅니다. 그래서 어떤 학자들은 석유화학산업의 발전이 없었다면 고래가 일찌감치 멸종되었을 거라고도 이야기합니다.     선사시대 이래 한반도의 대표적인 고래잡이 기지였던 울산은 천혜의 국제무역항이기도 했습니다. 가깝게는 동북아와 인도, 멀게는 중동의 이슬람 세계나 로마제국과도 교역이 이뤄지던 통일신라시대 수도 서라벌의 외항으로서 중요한 기능을 담당했습니다. 하지만 통일신라의 멸망 이후 고려와 조선 시대를 거치며 쇠락을 거듭한 울산은 20세기 초까지 그저 평범하고 빈한한 바닷가 마을 중의 하나로 남아 있었습니다. 그러던 1962년. 식민지와 전쟁의 상흔이 채 아물지 않고 있던 우리나라는 경제개발 5개년 계획이라는 과감한 중간진입 전략을 통해 세계사에서도 유례가 없을 만큼 드라마틱한 고도성장의 발판을 마련하게 됩니다. 특히 바람과 갈대뿐이던 울산만 일대를 대규모 석유화학단지로 탈바꿈시킨다는 계획은 가난했던 한 나라의 운명을 극적으로 뒤바꾸는 역사의 한 장면이 되었습니다.     1967년 울산에서 용틀임을 시작한 대한민국의 석유화학산업은 반세기만인 오늘날 미국, 중국, 사우디아라비아와 함께 세계 석유화학산업의 빅4로 거론될 만큼 발전에 발전을 거듭해왔습니다. 세계 석유화학산업의 판도는 흔히 생각하듯 원유 매장량이나 수출량이 아니라 다양한 석유화학 제품의 원료인 기초유분의 생산규모에 따라 좌우됩니다. 석유화학산업은 고도의 공정 설계와 대규모의 복합장치를 필요로 하는 기술집약형 산업입니다. 석유 한 방울 나지 않는 우리나라가 세계적인 거물로 평가받고 있는 것도 이런 기초 화학원료의 생산능력을 꾸준히 강화시켜 온 결과입니다. 여기에는 1976년 연구소 출범 이래 줄기찬 연구개발을 통해 국내 석유화학산업의 경쟁력 강화에 기여해온 화학연도 큰 몫을 차지하고 있습니다. 특히 2006년부터 한 발 앞서 대한민국 산업 경쟁력의 허리인 울산에서 고부가가치 정밀화학과 첨단바이오 산업 육성에 힘을 기울여온 화학연은 2012년 울산 신화학실용화센터 설립을 시작으로 미래형 석유화학산업의 성장을 이끄는 마중물 역할에 최선을 다하고 있습니다. 현재는 정밀화학융합기술연구센터와 바이오화학연구센터가 울산에서 굵직한 연구 성과들을 창출하고 있는데요. 울산과 고래, 석유화학산업과 한국화학연구원의 묘한 역사적 인연을 되짚다 보니 이 또한 우연이 아니라 필연이었던 것일까 생각하게 됩니다.

건강한 화학 단짠단짠에 꼭 필요한 이것! 소금 글 | 심보경 (경기도융합과학교육원 교육연구사) 올해 한때 소금에 대한 관심이 높았던 적이 있었죠! 주방에 소금이 없다면 맛 없는 음식들로 가득할 거에요. 요리하면서 가장 마지막에 하는 일, 바로 간을 보는 것이지요. 여기에는 소금이 꼭 들어가지요. 김치나 장아찌를 담글 때도 소금을 뿌리는 것을 볼 수 있어요.  소금은 음식을 보존하는 능력도 있습니다. 우리 생활에서 없어서는 안될 소금에 대해 좀 더 알아볼까요?   소금은 어떻게 얻을 수 있나요? 염전에서 소금을 채취하는 모습을 본 적이 있나요? 뉴스나 신문기사에서 사진으로 보면 커다란 써레로 왔다갔다 하면 하얀 소금이 모이는 것이 참 신기합니다. 이는 천일염을 만드는 과정인데요, 바닷물을 햇빛에 증발시키기 위해 갯벌에 칸막이를 만든 후 바닷물을 들여서 여러번 농축하는 과정을 거칩니다.  이외에도 정제과정을 거친 바닷물을 대량으로 끓여서 만든 정제염이라는 것이 있고, 육지에서도 광산에서 암염이라는 광석으로 부터 채취하기도 합니다. 위에서 소개한 천일염, 정제염 외에도 꽃소금이나 구운 소금, 맛소금 들어보셨지요? 이런 것들은 가공소금인데요. 천일염을 물에 녹인 후에 불순물을 제거하는 과정을 거쳐서 만든 소금이 재제소금으로 흔히 꽃소금이라 부릅니다. 죽염처럼 대나무 안에 소금을 넣고 끓여서 만드는 소금도 구운 소금의 한 종류겠지요. 소금 외에 글루타민산나트륨과 같은 첨가물을 넣어서 만든 소금이 맛소금이나 허브맛솔트와 같은 가공소금입니다. 요즘은 히말라야의 암염 광산에서 채취한 분홍색 소금인 핑크 솔트도 많이 접할 수 있습니다. 핑크 솔트는 철분의 함량이 많아서 붉은 색을 띤다고 하네요.     소금의 화학적 성질은 무엇일까요 소금은 대부분 염화나트륨이라는 화합물로 이루어져 있어요. 염화나트륨은 나트륨 이온(Na+)과 염화 이온(Cl-)이 결합한 이온결합물질입니다. 이온결합물질은 금속 이온과 비금속 이온이 전기적인 인력으로 결합한 화합물인데요. ？ 금속 원자인 Na은 전자를 잃고 양이온이 되고, 비금속 원자인 Cl는 전자를 얻어 음이온이 됩니다. 서로 다른 전기적 성질을 가진 이온이 결합한 경우를 이온결합이라고 하며 극성을 띠므로 같은 극성용매인 물에 잘 녹습니다. 이온결합은 매우 단단해요. 염화나트륨은 녹는점이  1474°C, 끓는점이 1687°C입니다.   우리 몸에 꼭 필요한 소금! 어떤 생화학적 특징이 있을까요? 짠 음식은 우리 몸에 해롭다는 이야기를 많이 들었을 거에요. 그렇다고 소금이 우리 몸에 필요없는 것은 아닙니다. 우리 몸의 건강을 위해서는 꼭 소금이 필요합니다. 소금의 가장 중요한 기능 중 하나는 체액의 균형을 유지하는 것입니다. 정확히는 소금의 구성 원소인 나트륨이지요. 나트륨은 세포 안팎의 수분 분포를 조절하는 전해질입니다. 콩팥에서는 나트륨과 수분의 균형을 유지하고 있어요. 나트륨 수치가 낮으면 신장은 소변 배출량을 줄이고 나트륨을 재흡수 시켜 수분을 보존합니다. 나트륨 수치가 높아지면 콩팥은 균형을 유지하기 위해 소변으로 과량의 나트륨을 배설합니다. 이렇게 우리 몸에서 균형을 유지하는 성질을 항상성이라 하는데요. 우리 몸의 수분의 농도를 유지하는 일을 소금이 담당하고 있습니다.  소금은 신경과 근육에도 중요한 역할을 하는데요. 나트륨은 신경 자극 전달에 중요한 요소로, 신경세포인 뉴런이 서로 근육과 소통할 수 있도록 합니다. 나트륨은 근육 수축이나 신경 자극을 일으키는 전기 자극을 만들어 냅니다. 나트륨이 충분하지 않으면 신경 자극이 만들어지지 않아 근육이 약화되거나 경련 등이 일어날 수 있어요. 신경과 근육기능을 조절하는 나트륨의 짝꿍인 칼륨도 있어요. 칼륨은 나트륨의 영향을 균형있게 조절하는 역할을 하지요. 이 둘은 심장의 전기 활동을 유지하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 소금은 혈압을 조절하거나 pH 균형, 영양소 흡수 등 신진대사 과정에도 관여합니다. 소금의 나트륨과 염화물 이온은 삼투압 구배를 만들어 물과 영양분이 혈류로 흡수될 수 있도록 도와주고, 위에서 염산을 생성하는 데 관여해서 영양소를 흡수하거나 음식물을 분해하는데 도움을 줍니다.  소금을 너무 많이 먹으면 건강에 해로울 수 있어요. 심혈관 질환의 주요 위험 요인이 되는 고혈압 위험이 높아지는 것으로 알려져 있습니다. 소금을 과하게 섭취하면 혈류에 체액이 축적되어 혈액량을 증가시키고 이는 심장과 혈관에 추가적인 부담을 줄 수 있습니다. 이외에도 콩팥에 부담을 줄 수 있고, 소변으로 칼슘 배설이 많아지게 되어 골밀도가 감소하는 골다공증 위험도 높아집니다. 세계보건기구에서는 하루에 5g 미만의 소금을 섭취할 것을 권장하고 있지만, 많은 사람들이 이보다 훨씬 많은 양의 소금을 섭취한다고 합니다. 김치나 된장과 같은 염장식품 외에도 과자, 소금, 가공식품 등에는 소금이 많이 들어있어서 적당한 섭취가 필요합니다.

화학칼럼 나날이 심각해지는 기후위기, 화학의 역할은? 글 | 이덕환 (서강대 명예교수, 화학·과학커뮤니케이션)     생명의 근원이고, 문명의 핵심인 탄소가 기후 위기를 촉발하고 있는 지구 온난화의 주범으로 전락해버렸다. 산업현장과 일상생활에서 탄소를 완전히 퇴출해버려야 한다는 목소리가 상당한 설득력을 얻고 있다. 탄소를 줄이자는 ‘저탄소’(Low carbon)와 탄소 없는 세상을 만들자는 ‘탈탄소’(Carbon free)도 있었다. 이제는 탄소의 순(純)배출량을 0으로 만들자는 ‘탄소 중립’(Carbon neutral 또는 Net zero)이 대세다. 상황은 매우 심각하다. 실제로 7월 첫째 주는 세계 기상관측 사상 가장 더운 한 주로 기록됐다. 미국 국립환 경예측센터(NCEP)는 7월 3일과 4일에 이어 7일의 지구 평균 기온은 섭씨 17.23도였다고 밝혔다. 심지어 7월 4일이 지난 1만2,500년의 인류 역사에서 가장 더운 날이었다는 보도도 있었다. 급격한 지구 온난화와 함 께 극한적인 기상 이변도 잦아지고 있다. ？특히 이번 여름의 북반구가 그렇다. 기록적인 폭염, 폭우, 홍수에 시달리고 있다. 우리도 예외가 아니다. 수도권에는 듣도 보도 못했던 ‘극한 호우’ 경보가 발령되기도 했다.   도를 넘은 탄소의 악마화 탄소에 대한 저주는 UN의 정치적 영향력을 등에 업고 승승장구하기 시작한 환경주의자와 기후학자가 만들어낸 어처구니 없는 일이다. 실제로 탄소를 ‘악마’로 인식하는 사람들이 적지 않다. 탄소가 심각한 기후변화, 식량 생산 감소, 물 부족, 환경 파괴 등을 일으키는 지구 온난화의 원흉이라는 것이다. 심지어 지난 3년 동안 전 세계를 무겁게 짓누르고 있는 코로나19 팬데믹도 탄소 때문에 시작된 것이라는 억지 주장도 있다. 서식지를 빼앗긴 박쥐가 탐욕스러운 인간에게 보복하는 과정에 서 듣도 보도 못한 팬데믹이 발생했다는 것이다.기후 위기를 걱정하는 환경주의자들이 들먹이는 ‘탄소’는 현대 화학의 기둥이라고 할 수 있는 원자번호 12번의 ‘탄소’(carbon)가 아니다. 오히려 지구 온난화를 일으키는 악당은 화석연료의 연소 과정에서 부산물로 대기 중에 배출되는 ‘이산화탄소’를 말한다. ‘탄소’와 ‘이산화탄소’의 구분은 화학 자들에게나 필요하다는 것이 화학 지식이 턱없이 부족한 기 후학자와 환경주의자들의 억지다. 역시 지구의 대기를 뜨겁게 만드는 온실가스인 수증기·메탄(천연가스)·암모니아·오존·이산화질소의 영향은 애써 외면해버린다. 이산화탄소가 녹색 식물을 번성하도록 해준다는 사실도 무시한다. 지구 온난화가 인간의 과도한 화석연료 소비 때문이라고 한다. 그렇다고 오늘날 인류의 생존을 위협하는 모든 경제·사회·정치·문화·보건의 문제가 탄소 때문이라는 주장은 어떠한 근거도 찾을 수 없는 억지이고 괴담일 수밖에 없다. 지난 한 세기 동안 환경 문제를 소홀히 여기고 화석연료를 마구 써버린 우리 자신의 실수를 엉뚱하게 멀쩡한 탄소의 탓으로 돌려버리려는 자세는 매우 비겁한 것이다.   지구온난화지수(GWP) Ⅰ 출처: 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC) 제 4차 평가 종합보고서   탄소가 우리의 무분별한 소비와 낭비를 부추긴 것도 아니다. 화석연료의 소비를 줄이고, 이산화탄소의 배출량을 줄 이기만 하면 기후 위기를 극복하게 되는 것도 아니다. 지구의 대기는 화학적 평형에서 멀리 떨어져 있는 복잡계이다. 그런 계에서 일어나는 변화는 비가역적(irreversible)·비선 형(nonlinear)일 수밖에 없다. 화석연료의 사용을 포기한다고 지구가 다시 식어서 정상으로 돌아올 것이라는 기대는 순진한 것일 뿐이다. 사실 우리에게 변화하는 기후를 되돌릴 수 있는 초월적 능력이 있는 것은 아니다. 우리가 거대한 자연의 도도한 변화를 막아낼 수 있다는 생각은 비현실적이다. 기술만능주의적 인 환상일 수도 있다. 지난 400여 년 동안 이룩한 놀라운 과학 지식과 기술력에도 불구하고 우리 인간은 여전히 연약한 존재일 뿐이다. 오히려 우리의 자연에 대한 과도한 의존도를 줄여서 자연 생태계로부터의 ‘자립’(自立)을 꿈꿔야 한다. 자연의 변화에 현명하게 ‘적응(適應)’하기 위한 노력이 절박하게 필요하다. 탄소에 대한 공연한 악마화가 자칫 우리의 절박한 노력에 독(毒)으로 작용할 수도 있다는 겸손한 인식이 필요하다. 현대의 과학기술문명을 적극적으로 활용해서 인류의 지 속적인 생존과 번영을 위한 새로운 ‘탄소문화’(Carbon Culture)의 창달을 위해 노력하는 것이 우리에게 주어진 막 중한 시대적 당위다. 특히 현대 과학과 기술의 가치와 성과를 분명하게 평가해서 인정하고, 적극적으로 수용하는 친(親)탄소적이고, 친(親)과학적인 자세가 무엇보다 중요하다.인간의 존재와 인류 문명을 가능하게 만들어준 탄소를 현명하게 활용하는 ‘화학적’ 지혜가 절실하다.     힘겨운 무탄소 전원(電源)의 꿈 50만 년 전 짐승과 조금도 다르지 않았던 삶을 살던 인간이 ‘불’이라는 화학 현상에 대해 호기심을 느끼면서 찬란한 인류 문명의 씨앗이 뿌려지기 시작했다. 인간이 어둠과 추위를 극복하고, 맹수를 물리치는 힘을 가지게 된 것이다. 불을 이용해서 음식을 조리하면서 뇌가 커지는 놀라운 기적도 일어났다. 발전은 더디게 진행됐다. 인류가 농사를 짓고, 가축을 기르게 된 것은 고작 1만2000년 전의 일이었다. 18세기 후반의 산업혁명은 화학 혁명이었다. 인류가 50만 년 동안 의존해왔던 장작·낙엽·숯·배설물과 같은 임산(林産) 연료를 대체하는 새로운 연료를 찾아낸 덕분이었다. 지천으로 널려있었지만, 연소 과정에서 배출되는 맹독성의 일산화탄소 때문에 그림의 떡일 수밖에 없었던 석탄을 안전하게 연소시키는 화학적 기술이 등장했다. 변화는 놀라웠다. 지난 200여 년 동안 지구상의 인구가 8배나 늘었고, 에너지 소비도 30배나 증가했다. 오늘날 우리가 역사상 가장 화려한 문명을 누릴 수 있게 된 것은 온전하게 석탄·석유·천연가스와 같은 화석연료를 안전하고, 효율적으 로 활용하는 화학적 기술을 개발한 결과임에 틀림이 없다. 그러나 무엇이나 지나치면 넘치는 법이다. 우리에게 풍요롭고, 건강하고, 안전하고, 편리한 삶을 가능하게 만들어준 화석연료가 오히려 환경을 망치고, 인류의 삶을 위협하는 안타까운 상황이 벌어지고 있다. 이제 깨끗하고, 안전한 새로운 에너지를 개발해야 한다는 목소리가 힘을 얻고 있다. 그러나 50만 년의 긴 역사를 가진 화석연료의 굴레를 벗어던지는 일이 생각처럼 쉬울 수는 없다. 무한정의 햇빛과 깨끗한 바람으로 전기를 생산할 수 있을 것이라는 기대는 간헐성이라는 마지막 관문을 통과하지 못하고 있다. 리튬 이온 배터리를 이용한 에너지저장장치 (ESS)가 분명한 해결책이 될 수도 없는 형편이다. 화재의 위험을 극복하는 일도 쉽지 않고, 자동차 수준의 응용도 힘겨운 상황이다. 과연 휴대폰 수준에서나 유용한 리튬 이온 배터리를 국가적 규모의 송전망에 적용할 수 있을 것인지는 여전히 불확실하다. 수소와 암모니아를 비롯한 무탄소 에너지의 꿈도 만만치 않다. 수소가 우주의 75%를 차지하고 있는 것은 명백한 과학 적 진실이다. 그렇다고 지구에 살고 있는 우리에게도 수소 가 무한정의 에너지원이 되어줄 것이라는 공허한 선동은 의미가 없다. 수소의 폭발 위험과 연소 과정에서 발생하는 질소 산화물의 위험을 극복하는 일이 쉽지 않다. 독성이 강한 암모니아를 연료로 사용하려면 연소를 가속해주는 라디칼 연쇄반응이 꼭 필요하다. ‘용량(用量)이 독(毒)을 만든다’(The dose makes the poison)는 파라셀수스 의 교훈을 잊지 말아야 한다. 세상에 약과 독이 따로 있는 것이 아니다. 지구 온난화의 주범은 탄소가 아니다. 이산화탄소를 지나치게 많이 배출하고 있는 인간이 문제라는 분명한 인식이 꼭 필요하다. 탄소를 대체하는 원소를 찾는 대신 탄소를 더 효율적이고 안전하게 활용하는 화학적 기술을 개발하는 노력이 훨씬 더 현실적인 대안이 될 수 있다. 물론 탄소를 포기하는 데도 고도의 화학적 기술이 필요하다. 언제나 그래왔듯이 화학이 없는 세상에는 인류도 존재할 수 없다는 사실은 앞으로도 절대 변하지 않을 것이다.  

아이러브케미   화(학)창(의)해서 좋은 날!   2023 화학창의콘텐츠 공모전   KRICT 매거진 독자 여러분 안녕하세요! 여러분의 귀염둥이 케미입니다. 어느 해보다 요란한 장마와 폭염에 걱정이 많았던 여름입니다. 그래도 이렇게 바삭바삭해진 햇볕 아래 새로운 소식으로 다시 인사드릴 수 있게 돼 얼마나 다행인지 모릅니다. 오늘 제가 전해드릴 소식은 이번 여름 저와 여러분이 함께 일군 풍성한 열매들에 관한 이야기입니다. 바로 ‘2023 화학창의콘텐츠 공모전’입니다.       국가대표 화학 공모전으로 여러분의 큰 성원에 힘입어 해가 갈수록 더욱 참신하고 알찬 대국민 화학 공모전으로 성장하고 있는 2023 화학창의콘텐츠 공모전이 지난 6월 26일부터 9월 1일까지 두 달여에 걸쳐 열렸습니다. 2014년 시작된 UCC 공모전이 2019년부터 지금의 플랫폼으로 변신하며 어느새 10년차의 관록 있는 국내 대표 화학 공모전으로 자리 잡았는데요. 화학창의콘텐츠 공모전이 배출한 최고의 스타인 저 케미는 요즘 연구와 실험이라는 본업뿐만 아니라 화학연 대표 크리에이터 활동으로도 하루 24시간이 어떻게 가는지도 모를 만큼 바쁜 일상을 보내고 있습니다. 웹툰, 숏폼 영상, 애니메이션, 블로그, 인스타그램, 페이스북, 굿즈까지 저를 필요로 하는 곳이 너무너무 많다 보니 저의 최대 매력 포인트인 볼살과 체형 유지를 위해 매일 밤 특별관리(야식)까지 하고 있답니다. 저를 이렇게 화학연의 ‘핵인싸’로 만들어준 화학창의콘텐츠 공모전은 올해도 여러 응모작들이 쏟아지며 좀처럼 식을 줄 모르는 국민적 관심을 고스란히 느낄 수 있었는데요. 특히나 우리나라의 여러 공모전 소식이 소개되는 웹사이트 ‘씽굿’에서 대한민국을 대표하는 공모전 중 하나로 선정되며 더욱 큰 이목이 쏠리게 되었습니다.     웹툰부터 숏폼까지 이번 공모전에서는 ‘숏폼 영상’과 ‘웹툰’ 두 가지 분야에서 화학연의 연구 성과와 화학을 쉽고 재밌게 설명하는 작품들이 접수되었습니다. 접수 과정에서 '소문내기 이벤트' 같은 유쾌한 행사들까지 더해지기도 했고요. 참, 이벤트에 당첨된 40명의 열혈 케미러버들, 커피 기프티콘 다 잘 받으셨지요? 화학창의콘텐츠 공모전 공식 홈페이지(www.chemistrycontest.co.kr)를 통해 접수된 응모작들은 전문 심사위원단의 꼼꼼한 심사와 네티즌 투표, 표절을 막기 위한 공개검증 등을 통해 수상자들을 가리게 되는데요. 그렇잖아도 화학연 최강 귀요미로 불리는 저 케미가 올해 공모전에서는 얼마나 더 업그레이드될지 벌써부터 두근두근 기대가 큽니다. 이후 개최되는 시상식에서는 숏폼 영상과 웹툰 부문의 대상 수상자(팀)에게 각각 200만 원의 상금이 주어지게 됩니다. 또한 최우수상, 우수상, 장려상, 입선 수상자들 역시 한국화학연구원장상과 함께 20~100만 원의 상금이 수여된다고 하니 마지막까지 긴장의 끈을 놓지 말고 흥미진진하게 지켜볼 수 있을 것 같습니다.     더 새롭게, 더 친근하게 혹시나 아직도 “케미가 뭐여, 꿀벌이여?” 하시는 분들을 위해 다시 한 번 제 소개를 올리겠습니다. 케미(Chemie)는 반딧불이를 형상화한 마스코트입니다. 반딧불이는 공기 맑고 물 맑은 청정지역에서만 볼 수 있는 대표적인 환경지표종입니다. 또 스스로 빛을 내는 자기발광 생물로도 유명한데요. 사람들을 매혹시키는 이 작고 영롱한 초록색 불빛은 놀랍게도 루시페린이란 물질이 공기 중의 산소와 만나 일어나는 화학반응의 하나입니다. 자연과 화학이 만들어내는 아름다운 조화라고 할 수 있지요. 2021 화학창의콘텐츠 공모전을 통해 태어난 저는 그해 말 화학연 공식 SNS 계정을 통해 여러분께 처음 인사를 드리게 되었는데요. 국내 유일의 화학 분야 정부출연연구원으로 삶의 질을 향상시키고 인류의 미래를 밝게 비추기 위한 연구 개발에 집중하고 있는 한국화학연구원의 역사적인 첫 공식 캐릭터로 임명된 만큼 정말 행복했던 순간이었습니다. 그간 코로나19, 탄소중립부터 최근 정부가 집중육성하고 있는 12대 국가전략기술까지 대한민국의 현안 해결을 위해 힘쓰는 화학연의 가치를 널리 알리는 것뿐만 아니라, 화학에 대한 잘못된 오해와 편견을 올바른 방향으로 이끌어가기 위해서도 열심히 노력해왔는데요. 매년 새로운 주제와 형식으로 열리는 화학창의콘텐츠 공모전을 통해 저의 세계관과 활동 무대를 더욱 넓혀주고 계신 여러분들 덕분에 오늘도 반짝반짝 초록불을 밝히며 지구를 위해, 우리를 위해, 화학으로 밝고 이로워지는 세상을 위해 부웅부웅 힘찬 날갯짓을 계속하고 있답니다. 앞으로도 많은 격려와 응원 부탁드립니다!

KRICT 2023년 2분기 간추린 NEWS     2023 조직성과목표 협약식     화학연은 7월 10일 행정동 중회의실에서 2023년 조직성과목표 협약식을 개최했다. 이 자리를 통해 화학연은 2023년 국가적 현안 해결에 적극적으로 기여하며 정부출연연구원으로서 새로운 가치를 창출하는 한 해를 만들기 위해 각 조직별 성과목표를 수립하고 이를 달성하기 위해 구체적으로 노력할 것을 다짐했다. 화학연은 기관 임무 및 역할 재정비를 통해 명확한 목표를 수립하고 조직문화 개선을 위한 의사결정 체계 및 의견수렴 창구를 구축해 세계 최고 화학 전문 연구기관으로의 도약과 공공연구기관으로서의 사회적 책임 준수를 중점 추진하고자 한다.     제1회 KRICT 대덕촉매포럼     2023년도 제1회 KRICT 대덕촉매포럼이 5월 30일 화학연 디딤돌플라자에서 개최됐다. 포럼에는 화학 산업계 종사자 및 관련 연구자들이 참여한 가운데 환경규제 대응 및 미래 경쟁력 확보를 위한 최신 촉매 기술 동향과 이슈를 공유하고 화학산업계의 발전 방안을 논의했다. 화학 반응에 참여하며 소모되거나 변하지 않으면서 반응 속도를 빠르게 만드는 촉매는 기후변화 시대 화학 산업의 지속가능성을 위한 핵심 물질로 손꼽히고 있다. KRICT 대덕촉매포럼은 이날 열린 제1회 포럼을 시작으로 11월까지 모두 다섯 차례에 걸쳐 개최될 예정이다.     이장우 대전광역시장 연구현장 방문     이장우 대전광역시장이 5월 30일 화학연을 방문, 이영국 화학연 원장과 향후 공동과제 발굴과 실무협의 구성에 공감하고 국가와 지역사회 발전을 위해 첨단의약산업 육성과 함께 관내 2차전지 기업들과의 적극적인 소통과 협력을 활성화하기로 의견을 모았다. 이장우 시장은 “화학연은 국내 유일한 정부 출연 화학 연구기관으로 국가 사회적인 문제를 해결하는 중추 기관”이라며 “화학연이 국가 화학산업 발전에 기여한 바가 큰 것처럼 대전시가 작은 힘이라도 보태어 국가와 지역사회 발전을 위해 공동으로 협력하자”고 강조했다. 화학연 이영국 원장은 “올해 대덕특구 50주년을 맞이해서 대전시가 과학기술계와 대덕특구, 출연연에 갖는 의미가 남다를 것”이라며 “출연연과 대전시, 기업들 또는 대학이 서로 파트너십을 구축하고 국가 과학기술과 대전시 발전에 기여하는 선순환 구조를 이루는 데 최대한의 협력을다 하겠다”고 말했다.     울산 바이오화학산업 포럼 개최     화학연과 울산시는 6월 27일 롯데호텔울산 크리스탈볼룸에서 ‘바이오화학산업의 현재와 미래 및 발전전략’을 주제로 바이오화학산업 포럼을 개최했다. 이날 포럼은 글로벌 화학산업의 친환경 제품 투자 확대에 발맞춰 지속가능한 화학산업의 미래인 ‘친환경 바이오화학산업’으로의 전환 방안을 모색하기 위해 마련됐다. 화학연 최영민 부원장은 인사말에서 “울산이 4대 국가첨단전략산업 중 하나인 바이오산업을 주도할 수 있도록 화학연도 연구, 기업지원, 정책 등 적극 협력하겠다”고 약속했다. 서정욱 울산시 행정부시장은 “바이오화학산업 거점도시로 도약하기 위해 4대 전략 10개 핵심중점과제를 수립하고 오는 2030년까지 총 2천500억 원의 예산을 연차적으로 투자하겠다”고 밝혔다. 이어진 주제발표에서는 화학연 김호용 박사가 ‘탄소중립을 위한 바이오매스 원료화 및 활용 방안’에 대해, UNIST 김동혁 교수가 ‘산업소재 맞춤형 합성생물학 기술 동향’에 대해 발표했다.  

KRICT 뉴스 한국화학연구원-(주)팜한농, 작물보호제 파이프라인 확대를 위한 공동연구 협약 체결 화학소재연구본부       화학연은 작물보호제 파이프라인 확대를 위해 ㈜팜한농과 글로벌 작물보호제 개발 공동연구 협약을 체결하였다. 7월 3일(화) 오후 17시, 화학연 N2동 대회의실에서 개최된 공동연구 협약 체결식에는 화학연 이영국 원장, 최영민 부원장, ㈜팜한농 김무용 대표이사, 최학용 상무 등 각 기관 관계자 11명이 참석했다. 본 협약을 계기로 양 기관은 ‘테라도(Terrad’or)’ 후속으로 글로벌 저항성 이슈를 해결할 신규 작물보호제 개발을 추진하고, 향후 신물질 작물보호제 분야 관련 다양한 협력 방안을 강구할 예정이다. 한편 협약식에서는 그동안의 협력과 향후 발전적 네트워크 구축을 위한 감사패 전달식이 있었다. 글로벌 시장에서는 식량자급률 위기 및 원제 수입 의존 등의 이슈로 인하여 신물질 작물보호제 개발에 관한 관심이 증가하고 있다. 특히 글리포세이트(Glyphosate) 제초제 저항성 잡초 및 저항성 병해충이 급증하는 등 글로벌 저항성 이슈 해결을 위한 새로운 작물보호제 개발이 절실하다. 게다가 국내 작물보호제 원제는 미국, 독일, 일본, 중국 등에서 93.5% 이상 수입에 의존하고 있으며, 제네릭 제품의 경우 중국에 절대적으로 의존하고 있어 순수 국내기술을 기반으로 한 신물질 작물보호제 개발이 더욱 더 시급한 상황이다. 화학연 의약바이오 연구분야는 국내 물질특허를 도입한 1987년 이후 지난 35년간 국내 작물보호제 산업의 구조적인 문제를 해결하기 위해서 신농약 개발 연구를 지속 수행하였다. 이러한 노력을 통해 ’04년부터 고활성 벼제초제인 ‘플루세토설퓨론’과 ‘메타미포프’의 국내외 사업화를 추진하였고, 특히 ’20년 ‘테라도’를 미국 환경청(EPA)에 국내 최초 식용작물보호제로 등록하는 쾌거를 달성하였다. 십수년의 팜한농과의 협업의 결과로 미국, 호주 등을 비롯, 최근 세계 최대의 작물보호제 수요국가인 브라질에서도 판매되기 시작한 혁신 신물질 제초제 ‘테라도’는 ’22년 누계 매출액 1,000억원 이상을 달성하였으며 글로벌 시장 확대를 진행하고 있다.     이번 협약을 계기로, 양 기관은 글로벌 작물보호제 상업화를 위한 파이프라인을 개발하고, 지속 가능한 작물보호제 연구 개발 시스템을 형성하기 위한 공동연구를 추진할 예정이다. 이를 통해, 순수 국내기술 기반의 글로벌 제품화를 위한 인프라를 축적하고, 수입 원제로 발생하는 무역역조 현상을 개선하는 데 이바지할 예정이다. 팜한농 김무용 대표는 “팜한농은 혁신적인 신물질 작물보호제를 개발해 해외사업을 지속적으로 확대하고, 국내 농산업 발전에도 기여할 수 있도록 노력하겠다.”고 말했다. 화학연 이영국 원장은 “화학연이 보유한 신물질 원천 기술과 팜한농의 작물보호제 개발 기술 및 글로벌 네트워크 역량 등을 결집하여 ‘테라도’가 글로벌 시장에 뻗어나가고 있는 만큼, 이러한 경험을 살려 성공적으로 후속 작물보호제를 제품화할 것이라 확신한다.”라고 말했다.

KRICT 뉴스   새로운 항암제 개발을 위한 국내 최초 에텍(ATTEC) 플랫폼 기술 개발   의약바이오연구본부   연구진의 모습. 뒷줄 왼쪽부터 김성환 박사, 강민성 박사, 이규명 박사, 김도연 박사. 앞줄 왼쪽부터 이채미 연구원, 김지인 연구원, 박지혜 연구원, 김지우 연구원.   화학연은 기존 표적 항암제로 치료할 수 없는 암을 치료하기 위한 ‘에텍(ATTEC, AuTophagosome-TEthering Compound)’ 플랫폼 기술을 개발했다. 연구원은 연구결과를 7월 5일 ‘인터비즈 바이오 파트너링&투자 포럼‘에서 소개해, 다양한 항암제 개발을 위한 공동연구 기업을 찾기 위해 노력했다. 암 등의 질병 유발 및 활성화와 관련이 있는 여러 가지 단백질 중 기존 표적 항암제나 치료제로 치료할 수 없는 질병 단백질의 비중이 높은 편이다. 따라서 이를 치료하기 위한 새로운 기술의 필요성이 커져 관련 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 가운데 최근 타깃 단백질 분해 기술인 ‘TPD(Targeted Protein Degradation) 기술’이 전세계적으로 주목받고 있다. 사람은 대략 30~60조 개의 세포로 이루어져 있으며, 이 세포 안에 다양한 기능을 가진 단백질들이 상호작용하며 생명현상을 이어 나간다. 세포 내 단백질은 끊임없이 새로 생기고 없어지기를 반복하는데, 쓸데없는 단백질이 생기면 인체는 여러 시스템을 통해 이를 분해한다. 이러한 인체 내 단백질 분해 시스템은 크게 ‘프로테아좀’과 ‘리소좀’ 기전으로 나눌 수 있는데, 이를 이용해서 치료제를 개발하는 것을 ‘TPD 기술’이라고 한다. ‘TPD 기술‘ 에는 ‘프로테아좀’ 기전을 이용한 ‘프로탁’(PROTAC, Proteolysis Targeting Chimera) 기술과 ‘리소좀‘ 기전을 이용한 ‘에텍’(ATTEC) 기술 등이 있다. ‘프로탁’ 기술은 치료제 다수가 임상 진행 중에 있지만 크기가 큰 단백질은 분해할 수 없다는 한계가 있다. ‘리소좀-오토파지’ 시스템을 이용한 기술은 ‘프로탁’이 분해할 수 없는 큰 물질까지 분해할 수 있어 ‘프로탁’을 보완할 수 있는 기술로 떠오르고 있다. 관련 연구가 2016년 노벨생리의학상을 받는 등 세계적인 관심도가 높은 상황이다.？ 화학연 김성환·정관령·김도연·이규명 박사 연구팀은 이러한 ‘리소좀-오토파지’ 시스템을 이용한 기술의 한 종류인 ‘에텍(ATTEC)’ 기술의 가치와 가능성에 주목하여 2020년부터 ‘에텍’ 기술을 연구하기 시작한 끝에, 2023년 새로운 ‘에텍’ 플랫폼 기술을 개발했다. 기존에 알려진 ‘에텍’ 기술을 활용한 항암 타깃 화합물은 간에서 대부분 분해되어 약물로 살아남은 비중이 3.81%로 대사안정성(microsomal stability)이 매우 낮다. 이는 세포에서만 증명이 가능한 수준으로, 생체 내 실험을 거쳐 약으로 이어지기에는 무리가 있었다. 따라서 대사안정성을 극대화하면서, 생체 내 실험이 가능한 기술을 개발하는 것이 관건이었다. 이에 화학연 연구팀은 새로운 ‘에텍’ 플랫폼 기술을 개발해 대사안정성을 높였다. 연구팀이 개발한 ‘에텍’ 플랫폼을 활용하면, 대사 안정성이 90%에 육박해 체내에서 약물로서의 역할을 할 수 있는 물질을 개발할 수 있다. 에텍 플랫폼은 세 가지 부분으로 구성되어 있다. 질병 유발 단백질에 결합하는 부분인 ①‘워헤드’(Warhead), 단백질 분해 유도 막의 안쪽 단백질에 결합되는 부분인 ②‘LC3 바인더’(LC3 binder), 그리고 이 둘을 연결하는 ③‘링커’(Linker)다. 이중 LC3 바인더는 개발이 어려워 현재 알려진 것이 수종에 불과하다. 연구팀은 화학연만의 LC3 바인더를 확보해 새로운 에텍 플랫폼을 국내 최초로 구축했다. 이를 통해 항암효과를 가지면서 생체 내 실험이 가능한 수준으로 대사안정성을 끌어올린 화합물을 도출했다. 체내에 ‘에텍’ 플랫폼 기술로 합성된 치료제가 들어가면, 질병 단백질과 약의 워헤드 부분이 결합하고, 분해 유도 막을 구성하는 LC3 단백질과 ‘LC3 바인더’가 결합하여, 리소좀-오토파지 기전의 분해 유도 막 안으로 질병 단백질을 넣어준다. 환자의 경우 질병 단백질이 자연적으로 없어지지 않기 때문에, 이렇게 체내의 ‘리소좀-오토파지’ 시스템을 활용할 수 있는 약으로 질병 단백질을 분해하는 것이다. 본 플랫폼 기술은 다양한 질병 치료제 개발에 적용할 수 있다. 질병 종류에 따라 워헤드 부분만 바꿔서 합성하면 된다. 연구팀은 현재 본 플랫폼을 활용해 전립선암 치료제 유효물질을 도출했으며, 특허 출원 후 항암제 외에도 희귀질환 치료제 등 다양한 질병 치료제로 개발할 계획이다. 화학연 이영국 원장은 “이번 성과는 2019년 처음 논문에 보고된 리소좀-오토파지 활용 에텍 기술의 가능성을 선제적으로 파악하여 국내에서 처음 소개하는 연구결과로, 향후 본 플랫폼을 통해 신규 항암제와 희귀질환 치료제 등 다양한 질병치료제를 개발할 수 있기를 기대한다.”고 말했다. 연구팀은 후속 연구로, 개발된 화합물(KRM62545)을 이용한 동물 유효성 평가 실험 및 선도물질 개발을 위한 국가신약개발과제 등을 준비하고 있다. 향후 기술의 성숙도를 높여 5년 이내에 ‘에텍’ 기술로 임상에 진입한 후보물질을 개발할 계획이다. 이번 연구는 한국화학연구원 기본사업의 지원을 받아 수행됐다.

KRICT 뉴스 이산화탄소를 화학원료로 전환하는 세계 최대 규모 CO2 활용 건식개질 플랜트 완공 화학공정연구본부     CO2 활용 건식개질 플랜트 완공식에서 참석자들이 테이프 커팅식을 하고 있는 모습   전 세계적으로 탈탄소 움직임이 빠르게 진행되고 있으며, 탄소중립이 기후변화 문제를 넘어 국내 산업 경제를 위협하고 있는 상황에서, 국내 연구진이 이산화탄소(CO2)를 석유화학 원료인 합성가스(H2CO)로 전환하는 기술의 실증화에 성공하였다. 화학연 CO2에너지연구센터 장태선 박사 연구팀은 이산화탄소로부터 석유화학 플랫폼 화합물인 합성가스를 생산할 수 있는 핵심 실증촉매 및 공정기술을 개발하였다. 본 기술을 이전받은 (주)부흥산업사는 연간 8천톤의 합성가스 생산이 가능한 세계 최대 규모 CO2 활용 건식개질 플랜트를 울산산업단지 내에 구축 완료하였다. 이와 관련하여 6월 5일 오후 2시, (주)부흥산업사 울산공장에서 ‘CO2 활용 건식개질 플랜트’ 완공식을 개최하였다. 본 행사에는 화학연 이영국 원장을 비롯해 울산광역시 경제부시장, 울사항만공사 부사장, 한국동서발전(주) 탄소중립실장, 미래기술융합원 원장 등 관계 기관 인사들이 참석하여 플랜트 완공을 축하하였다. 이번 연구 성과는 화학 분야 유일 정부출연연구기관인 화학연과 국내 CCU 전문기업인 (주)부흥산업사와의 오랜 공동연구를 통해 이뤄낸 쾌거이며, 특히 소재에서부터 공정에 이르기까지 순수 국내기술로 개발되었기에 더욱 의미가 있는 것으로 평가된다. 이번에 완공된 플랜트 운영을 통해 상용화를 위한 막바지 연구를 수행하고, ’24년부터는 CCU(Carbon Captureand Utilizatin, 탄소 포집 및 활용) 제품을 본격적으로 생산할 계획이다. 수소와 일산화탄소로 이뤄진 합성가스는 암모니아, 알코올, 플라스틱 등 다양한 화학원료의 필수적인 핵심 물질이다. 하지만 석유화학 산업에서 합성가스를 생산하고 있는 기존의 기술들은 모두 온실가스를 대량으로 배출하는 문제점이 있다. 따라서 기존 기술 대비 온실가스를 획기적으로 줄일 수 있는 ‘온실가스 감축형 합성가스 제조기술’이 필요하다. 이에 연구팀은 CO2를 합성가스로 제조하는 건식개질 기술의 핵심 원천촉매 및 공정을 개발하여, 세계 최고의 온실가스 감축효과를 보이는 합성가스 제조 기술을 확보하였다. 기존의 건식개질 기술은 반응 중 탄소 입자 생성에 의한 촉매 비활성화로 인해 상용화가 어려워 지난 100여 년 동안 석유화학 산업의 오랜 숙제로 남아 있었는데, 연구팀은 탄소생성이 크게 억제된 세계 최고 수준의 실증 촉매 및 맞춤형 공정을 개발하였다. 이를 통해, 약 1톤의 일산화탄소를 생산하면 약 1.053톤의 이산화탄소를 감축하게 되는 일석이조의 효과를 얻을 수 있으며, 합성가스 제조 공정에 약 1만 시간 가량을 적용할 수 있는 안정한 촉매를 확보하였다. (주)부흥산업사는 구축된 건식개질 플랜트 운영 및 후속연구를 통해서 촉매 효율을 높이고 공정을 최적화하여 기존 석유화학 유래 제품 대비 온실가스 감축효과를 극대화하고 경제성을 확보할 계획이다. 그외에도 제조된 합성가스를 활용하여 초산, 메탄올, 디메틸카보네이트를 제조하는 등 다양한 분야에 응용하기 위한 준비도 진행 중에 있다.    CO2 활용 건식개질 플랜트 완공식에서 이영국 원장이 축사를 하고 있는 모습   화학연 이영국 원장은 “이번 세계 최대 규모 CO2활용 건식개질 플랜트는 핵심 촉매와 공정개발 모두 국내 기술로 확보했다는 점에서 의의가 있으며, CCU 기술이 탄소중립 실현에 실질적으로 기여할 수 있음을 보여주는 좋은 사례가 될 것으로 기대한다.”고 말했다. 이번 연구는 화학연 기본사업, 산업통상자원부 에너지기술개발사업 지원으로 수행됐다.