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Magazine Review

Krict 이모저모 뭉게뭉게 하늘로! 비눗방울 속에 내 꿈을 담아 날려볼까?

KRICT 화학놀이터 뭉게뭉게 하늘로!비눗방울 속에 내 꿈을 담아 날려볼까?시원한 음료수와 함께 공원 나들이를 하고 싶은 요즘입니다.마스크도 잘 쓰고, 거리두기도 유지하면서 공원 내에서 무엇을 하면 좋을까요?친구들과 자전거도 타고 잠시 쉬면서 비눗방울 불어보면서어린이가 되어 보는 것도 재밌을 것 같아요.이번 주말에 공원에 가지고 나갈 비눗방울을 함께 만들어볼까요?비눗방울을 만드는 재료! 물, 주방세제, 글리세린을 각각 2:1:1 정도로 준비해 주세요. 비율이 꼭 정확할 필요는 없어요. 글리세린 대신 설탕이나 올리고당으로 해도 좋아요. 거품이 많이 생기지 않게 살살 섞어 주면 돼요. 다만, 설탕이나 올리고당의 경우 놀이 후 끈적임이 남을 수 있다는 것만 주의해 주세요.비눗방울을 만들었다면 이제 불어줄 도구를 만들어야 겠지요? 집에 빨대가 있다면 빨대 끝을 조금 잘라서 꺾어서만들 수 있어요. 커다란 비눗방울을 만들려면 옷걸이를 이용할 수 있습니다. 옷걸이의 모양을 잡은 후 털실로 감아주면 돼요. 아니면 빨대와 실을 이용할 수도 있어요.비눗방울에 담긴 과학은 무엇일까요?아마도 표면장력이라는 말을 들어보셨을 거에요. 액체의 내부에 존재하는 분자(ㄴ)들은 주위의 분자들로부터 힘을 받고 있지만, 표면에 위치한 분자(ㄱ)는 액체의 바깥쪽으로 부터 작용하는 힘이 없기 때문에 액체의 내부 방향으로 힘을 받게 됩니다. 다시 말하면, 표면의 분자들은 내부의 분자에 비해 큰 자유에너지를 가지게 되어 액체는 될 수 있는 대로 적은 표면적을 가지려는 경향을 보입니다. 물방울을 떨어뜨리면 구형이 되는 것도 물방울의 표면장력을 최소화하기 위해, 표면적이 제일 작은 입체 도형인 구를 만드려는 경향으로 이해할 수 있어요. 간단히 정리하면, 표면장력은 분자간의 인력으로 인해 액체의 표면에 생기는 응집력이라 할 수 있습니다. 공기 중 비눗방울은 표면에너지를 줄이기 위해 거의 완벽한 구의 모양을 띄게 되지요. 별 모양의 비눗방울을 만들고 싶어서 도구를 별 모양으로 만들어도 비눗방울을 불면 동그란 모양으로 되는 것을 보면 알 수 있어요. 순수한 물만으로 방울을 만들 수 있을까요? 순수한 물에 공기를 불어넣으면 서로 인력이 강한 물 분자들은 공기가 들어가 넓어지는 면적을 줄이려 하므로 물로 만든 공기방울이 터지게 됩니다. 비눗방울은 왜 바로 터지지 않을까요? 비눗방울에 들어 있는 계면활성제가 물 분자가 서로 잡아당기는 것을 방해하여 표면장력을 줄이고 막을 잘 유지시켜 주기 때문입니다. 세제가 물에 녹아 계면활성제 분자가 물 분자 사이에 끼어 들어가면 비누의 계면 활성제 분자는 물 분자와 결합해서 물 분자 간 작용하는 인력을 줄여주고 방울의 표면을 튼튼하게 만들어 주지요. 물에 주방세제를 첨가하면 표면장력을 강하게 하는 것이 아니라, 약하게 하여 방울을 유지하게 하는 것이지요. 여기에 글리세린이나 설탕, 올리고당 등을 넣으면 물이 쉽게 증발하지 못하니까 비눗방울을 더 오래 유지할 수 있는 것이랍니다. 튼튼한 비눗방울을 만들기 위한 풀의 역할을 하는 것이 글리세린이라고 할 수 있겠지요. 습도가 높으면 물이 잘 증발하지 않으니 비가 온 직후에 더 잘 만들어질거에요. 비눗방울 놀이를 하다보면 궁금한 것이 하나 더 있을거에요. 비눗방울의 색깔은 비눗물과 달리 알록달록하게 보여요. 이것은 비눗방울 표면에 도달한 빛이 반사되고 굴절되면서 나타나는 현상입니다. 비눗방울 표면에서 일부는 반사되고 나머지는 굴절되어 막으로 들어가면서 표면과 내부에서 반사된 빛이 간섭 현상을 일으켜서 무지개색으로 보이는 것이지요. 방울의 두께가 일정하지 않으니 같은 비누용액을 사용하더라도 다양한 색이 만들어지게 되지요. 비눗방울 안에서는 빛의 과학도 볼 수 있답니다. 그럼, 비눗방울에 대한 공부도 해보았으니 이번 주말에는 공원으로 나가볼까요? 기왕이면 어떤 배합으로 했을 때 커다란 비눗방울을 잘 만들 수 있을지 탐구해보면 더욱 즐거운 시간이 될 거에요.

  • 등록일2021-12-03
  • 조회수7
Krict 이모저모 소리 없는 영웅 ‘세라믹’의 세계

KRICT 호기심연구소 소리 없는 영웅세라믹의 세계불에 구운 물건이란 그리스어 유래에서도 알 수 있듯이한 줌의 흙과 모래에서 출발한 세라믹(ceramic)은 인류가 가장 오랫동안 사용해온 소재입니다.또한 1만 년 전의 신석기혁명부터 현대의 정보통신혁명까지,인류의 생활양식에 끊임없이 큰 변화를 불러일으키고 있는 소리 없는 영웅이지요.불에 구운 물건이란 그리스어 유래에서도 알 수 있듯이인류의 생활양식에 끊임없이 큰 변화를 불러일으키고 있는 소리 없는 영웅이지요.진흙덩어리의 변신지구의 마지막 빙하기가 끝나고 농사와 목축이 시작된 선사시대의 어느 저녁. 불가에 둘러앉은 한 가족이 강변에서 캐온 점토로 열심히 무언가를 만듭니다. 먹고 남은 곡식과 가축의 젖을 담을 그릇입니다. 이윽고 어둠이 찾아오자 그들은 잘 만든 몇 개만 움집 그늘로 옮기고 모양새가 빠지는 것들은 모닥불에 던져둔 채 잠자리에 들었습니다. 그들이 단잠에 빠진 사이, 진흙덩어리는 뜨거운 열기 속에서 새로운 존재로 다시 태어나고 있었습니다. 우리의 조상은 진흙덩어리가 실은 지구의 대지에서 산소 다음으로 풍부한 원소인 규소로 이뤄졌다는 사실을 꿈에도 몰랐을 것입니다. 흙과 모래의 근본 원소인 규소(Si)는 지각의 약 27%를 차지하고 있습니다. 주기율표에서는 탄소 바로 아래에 위치합니다. 탄소족의 넘버투 답게 성질도 탄소와 비슷해 다른 원소와 아주 잘 어울리지요. 자연에서는 대개 산소, 탄소, 질소 등의 비금속 원소와 결합해 화합물의 형태로 존재합니다. 과학자들은 세라믹을 금속원소와 비금속원소가 결합해 만드는 물질이라고 정의하는데요. 세라믹은 광물에 열을 가해 만드는 무기재료로도 설명됩니다. 처음부터 불에 구워서 만든 물질이기 때문에 기본적으로 열에 아주 잘 견디는 내열성과 함께 가볍고 표면이 단단해지는 경질성을 갖게 됩니다. 아침에 일어나 다시 잔불을 지피러 나온 우리의 조상들은 불 속에 던져놓은 그릇들이 단단하고 매끈해진 것을 발견하곤 신기해하며 이리저리 살펴보았을 것입니다. 인류 최초의 세라믹 제품인 토기가 탄생한 것이지요.금속과 비금속의 결합흙을 빚어 간단하게 만들 수 있었던 세라믹 토기는 점차 굽는 온도를 높이고 유약을 입힌 도자기로 발전하면서 인류의 생활문화를 비약적으로 발전시키는 부싯돌이 됐습니다. 약 5천 년 전 메소포타미아 지방에서는 모래에서 반짝거리는 규사 알갱이들만 골라서 투명하고 맑은 유리그릇을 만들기 시작합니다. 구운 석회석 가루를 물과 반죽하면 시멘트가 된다는 사실도 알게 됐습니다. 거대한 돌을 층층이 정밀하게 쌓아올린 피라미드가 수천 년 동안 보존될 수 있는데도 인류 최초로 건축물에 사용한 시멘트가 중요한 역할을 하고 있습니다. 거대한 돌의 표면과 사이를 채운 세라믹이 풍화작용과 부식의 피해를 줄인 것이지요.원소의 존재를 몰랐던 옛 사람들은 모래, 점토, 고령토, 장석, 규석 같은 천연원료들을 구워서 도자기, 타일, 유리 같은 세라믹을 만들었습니다. 이런 전통세라믹은 금속보다 단단하고 부식에도 강해 자연환경에서 잘 견디지만 충격을 받으면 잘 깨진다는 약점이 있습니다. 또 금속이나 고분자 등의 재료는 녹여서 재활용할 수 있지만 세라믹 제품은 한 번 만들고 나면 모양이나 성질을 바꾸기도 어렵습니다.금속이 큰 충격을 받으면 깨지기보다 구부러지는 이유는 자유전자들 때문입니다. 금속은 안정한 원자구조가 되기 위해 자기의 전자들을 하나씩 내놓는데 이 전자들은 구속받지 않고 자유롭게 움직일 수가 있습니다. 반면 홑원소물질인 금속과 달리 세라믹은 금속과 비금속 원소의 조합이기 때문에 매우 구조가 복잡합니다. 이런 매우 강한 결합은 세라믹이 금속보다 높은 강도와 녹는점을 갖게 합니다. 하지만 자유전자가 없어 충격을 받으면 구부러지는 게 아니라 쉽게 깨져버리게 됩니다.파인세라믹의 탄생근대에 접어들며 화학에 눈을 뜬 인류는 세라믹이 원소들의 조합과 원자배열에 따라 기존의 4대 특성인 고강도성과 내열성, 내식성, 내구성뿐만 아니라 매우 다양한 전자기적, 기계적, 광학적, 생물학적 성질을 나타낸다는 사실을 알게 됐습니다. 이제 천연광물에서 탄화규소, 질화규소, 알루미나, 타이타늄, 지르코늄 등의 금속 성분을 고순도로 정제하게 되면서 전기, 전자, 기계, 화학, 광학, 바이오 등 현대 산업 전반에 걸쳐 혁신을 촉발하고 있는 파인세라믹이 등장하게 된 것입니다.파인세라믹의 새로운 기능 중 가장 잘 알려진 게 바로 21세기 정보통신혁명의 시대를 연 전자기적 특성입니다. 특정 조건에서만 전기가 통하는 반도체 특성, 압력을 가하면 전기를 발생하거나 전기를 가하면 길이 변화가 생기는 압전성, 전기를 비축하는 유전성((誘電性), 저항이 0이 되는 초전도성 등의 특성은 컴퓨터, 가전제품, 자동차, 센서 등 거의 모든 전자기기에서 제한된 공간에 최대한 많은 기능을 탑재할 수 있도록 하고 있습니다. 스마트폰의 경우는 700여 개 부품 중 리튬이온배터리를 비롯해 최소 600개 이상이 세라믹 소재로 이뤄져 있지요. 오늘날 파인세라믹은 산업 용도별로 다양하게 세분화된 이름 속에 발전을 거듭하고 있는데요. 각종 전자기기 부품에 사용되는 전자세라믹, 우주왕복선의 열차단재나 고온 가스터빈 등의 엔진부품을 만드는 엔지니어링 세라믹, 생체 조직 중 치아나 뼈 같은 조직의 복구에 이용하는 바이오세라믹 등이지요. 또한 차세대 에너지원인 태양전지와 이차전지, 빛으로 유해물질을 분해하는 광분해성을 이용한 세라믹 필터, 2,000℃ 고온에도 타지 않는 광촉매 섬유, 나노분야와 융합한 로봇의 지능형 생체재료 등 다양한 첨단소재로도 진화하고 있습니다.

  • 등록일2021-12-03
  • 조회수11
Krict 이모저모 “힘내라 힘!” 케미러브 서포터즈 2기 출범

KRICT 화학대중화힘내라 힘!케미러브 서포터즈 2기 출범전 세계 축구팬들의 축제인 유럽축구선수권대회와 남미축구선수권대회가 지난달전 세계 축구팬들의 축제인 유럽축구선수권대회와 남미축구선수권대회가 지난달전 세계 축구팬들의 축제인 유럽축구선수권대회와 남미축구선수권대회가 지난달치열한 경쟁 끝에 최종 우승자를 가려냈습니다. 비슷한 시기에 치러진 두 대회는 여러모로 비교 대상이 됐는데요.시청자들의 눈에 띈 가장 큰 차이는 역시 관중의 유무였습니다. 한쪽은 객석의 열기로 경기장이 후끈 달아오른 반면다른 한쪽은 선수들과 코치진의 고함소리만 텅 빈 운동장에 메아리쳤지요.다른 한쪽은 선수들과 코치진의 고함소리만 텅 빈 운동장에 메아리쳤지요.  다른 한쪽은 선수들과 코치진의 고함소리만 텅 빈 운동장에 메아리쳤지요.  응원의 힘관중의 응원은 선수들의 경기력에 큰 영향을 미칩니다. 서포터즈를 12번째 선수라 부르는 것도 이 때문인데요. 응원의 힘은 비단 스포츠뿐만 아니라 정치경제사회문화 모든 영역에서 마지막 한 방울까지 숨은 잠재력을 모두 발휘할 수 있게 하는 큰 힘이 되곤 합니다. 과학기술 분야 역시 국민의 지지와 응원은 고되고 지루한 연구개발을 지속할 수 있게 하는 중요한 원동력입니다. 국내 유일의 화학 분야 국책 연구기관인 한국화학연구원는 인류의 보물창고인 화학의 가치와 역할을 국민들께 제대로 알리기 위해 늘 새로운 변신을 꾀하고 있습니다. 특히 화학대중화 플랫폼 케미러브는 일방향 소통보다 국민과 함께 즐기고 호흡하는 공감과 공유의 플랫폼이 되기 위해 힘쓰고 있는데요. 이런 노력에 더 큰 힘을 불어 넣어줄 제2기 케미러브 서포터즈들이 본격적인 활동에 들어갔습니다. 지난 4월말 전국의 학생과 일반인 가운데 선발된 22명의 제2기 케미러브 서포터즈는 화학연의 화학대중화 사업 관련 콘텐츠를 자신의 SNS를 통해 보다 널리 전달하는 메신저 역할을 맡게 됩니다. 이들은 올해 말까지 매월 한 차례 이상 블로그, 인스타그램, 페이스북, 유튜브 등의 SNS 계정을 통해 화학대중화 캠페인과 행사 등을 소개하는 활동에 들어갔습니다.22명의 화학 인플루언서케미러브 서포터즈는 한국화학연구원이 제작하는 콘텐츠뿐만 아니라 역사 속 화학자, 화학의 원리, 생활 속 화학 이야기 등 새로운 화학 관련 소재들을 발굴해 각자의 재능에 맞춰 글과 만화, 영상 등 다양한 방식으로 표현하며 화학대중화 사업에 힘을 보태게 되는데요. 지난 5월 우수 콘텐츠로 선정된 조혜연 서포터즈의 폐플라스틱 재활용은 최근 일반인들에게도 관심이 높아지고 있는 사안인 플라스틱 쓰레기 문제와 재활용 과정을 이해하기 쉬운 카드뉴스 형태로 제작돼 좋은 평가를 받았습니다. 최근 더욱 심각해지는 기후변화 속에 국민의 자발적인 환경보호 움직임도 점점 늘어나고 있는데요. 일회용 플라스틱 용품의 처리와 올바른 재활용에 대해 고민하는 이들에게 매우 시의적절한 정보가 아닐 수 없었습니다. 제2기 케미러브 서포터즈들은 향후 주기적으로 열리게 될 간담회를 통해 화학대중화 사업에 대한 가감 없는 모니터링 의견과 함께 참신한 아이디어들도 제공할 예정입니다. 한국화학연구원은 올 한 해 자신의 SNS를 통해 화학대중화 사업의 확산에 기여할 이들의 활동을 자체 제작한 명함과 화학대중화 굿즈 등으로 응원할 계획인데요.화학과 국민의 연결고리화학과 현대사회는 나누려야 나눌 수 없는 불가분의 관계입니다. 인간 생활의 가장 기본적인 의식주부터 화장품, 약, 자동차, 스마트폰까지 일상 주변의 대부분이 화학이 탄생시킨 소재와 제품들로 이뤄져 있지요. 하지만 특별한 계기가 있지 않으면 맑은 공기의 소중함을 깨닫지 못하듯, 화학 역시 사람들의 큰 관심사가 아닐 때가 더 많습니다. 이에 따라 화학연은 국내 화학산업과 과학문화 발전을 견인하는 국책연구기관으로서 화학의 가치를 재정립하기 위한 대국민 소통에 더욱 박차를 가하고 있습니다. 화학연의 이런 과학대중화 노력은 21세기의 다채로운 미디어 환경을 잘 반영하고 있는 화학대중화 플랫폼 케미러브(chemielove.krict.re.kr)에서 볼 수 있는데요. KRICT 화학대중화 지난해 1기 서포터즈들의 성공적인 활동에 이어 두 번째 시즌에 돌입한 제2기 케미러브 서포터즈들의 활동은 이런 화학연의 화학대중화 사업을 더욱 쉽고 폭넓게 사회 구석 구석 전달하게 될 것으로 기대됩니다. 화학의 진정한 가치를 알리고 불합리한 공포와 우려를 걷어내기 위해 늘 새로운 플랫폼과 콘텐츠를 개척해온 화학연의 선한 영향력이 젊고 발랄한 케미러브 서포터즈들의 입소문을 통해 더욱 널리 퍼져나가기를 기대합니다. 

  • 등록일2021-12-03
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Krict Research KRICT 2021년 2분기 간추린 뉴스

KRICT NEWS고위험 감염병 자원은행 현판식화학연은 5월 26일(수) E5 바이러스연구동에서 고위험 감염병 자원은행 현판식을 개최했다. 고위험 감염병 자원은행은 국내외 고위험 감염병 자원 관련 네트워크를 구축하여 고위험 감염병 샘플의 확보, 자원화, 보존 및 관리, 분양 업무를 수행하는 기관이다. 고위험 감염병의 병원체는 국가의 이익과도 연결되는 자원으로서 가공 여부에 따라 백신과 치료제 개발 시 큰 가치를 갖게 된다. 고위험 감염병 자원은행의 핵심역할은 국내외에서 수집된 병원체를 표준화해 보관하는 것이며 이를 다양화, 특성화해 국내에서 필요로 하는 연구기관, 기업, 대학 등에 병원체를 분양하는 역할도 맡고 있다.  KRICT NEWS빅데이터 화학기술 연구 위한 차세대 소프트화학 건물 준공식빅데이터와 인공지능을 활용한 화학기술 연구와 관련 전문인력 양성 등을 위해 설립한 차세대 소프트화학 솔루션 기반구축사업 건물 준공식이 6월 21일 개최됐다. 신축 건물은 연면적 6,109㎡, 지하 1층 지상 3층 규모다. 이 건물에는 화학연 화학데이터기반연구센터, 화학소재솔루션센터, 화학안전연구센터, 전산운영실 등이 입주한다. 새로 준공된 차세대 소프트 화학건물은 데이터 중심의 연구를 위한 기술 인프라를 중앙집중할 수 있도록 전산(서버)장비실이 약 400㎡로 구축되었다. 서버장비의 높은 하중을 고려해 설계됐으며, 향후 서버장비 확장도 가능하도록 구축되었다. KRICT NEWS화학소재 디지털 플랫폼 공동 구축 업무협약화학연과 SK종합화학의 화학소재 디지털 플랫폼 공동 구축 업무협약식이 7월 2일 화학연 대회의실에서 개최됐다. 이날 MOU 체결식은 화학소재 디지털 플랫폼의 필요성 및 관련 업계와의 상생협력을 위한 생태계를 조성하고자 마련됐다. 이 자리에는 한국화학연구원 최원춘 부원장, SK종합화학 서원규 전략본부장 등 행사 관계자가 함께했다. 화학연과 SK종합화학이 체결한 이번 MOU는 AI/DT 기반의 화학소재 솔루션 플랫폼을 공동 구축해 중소 화학소재 산업계의 경쟁력을 제고함과 동시에 사회적가치 확대를 목적으로 한다. 이를 위해 양 괴관은 보유역량을 바탕으로 협업해 국내 중소 화학소재 업체들의 연구개발을 지원할 예정이다. KRICT NEWS'플라스틱, 피할 수 없으면 되돌려라' 온라인 강연화학연은 6월 4일 국립중앙과학관과 함께 과학관 과학교육스튜디오에서 플라스틱, 피할 수 없으면 되돌려라를 주제로 온라인 강의를 개최했다. 청소년 진로체험교육의 일환인 이번 강의에는 서울 및 대전충청권 4개 중고등학교 110여명이 참여했다. 이번 진로특강 주제는 플라스틱으로, 화학공정연구본부 탄소자원화연구단 황동원 단장이 강의했다. 강의에서는 인류 문명과 생활 속 플라스틱의 역할, 플라스틱 쓰레기 문제를 해결하기 위해 화학연에서 개발하고 있는 플라스틱 해중합 기술 등에 대해 소개했다.

  • 등록일2021-12-02
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Krict Research 세계 최고 강도 자가치유 신소재 개발

KRICT 온새미로* 온새미로는 있는 그대로, 자연 그대로라는 뜻의 순우리말입니다.세계 최고 강도자가치유 신소재 개발정밀바이오화학연구본부화학연부경대 공동연구팀은 실온에서 절단되어도 스스로 회복하는 자가치유(self-healing) 기능을 가지면서 신발 밑창만큼 질긴 소재를 개발했다.이 소재는 지금까지 개발된 자가치유 소재 중 기계적 강도가 가장 높다. 자가치유 (self-healing) 소재는 상처를 스스로 치유하는 실제 피부처럼, 외부 환경에 의해 손상을 입은 고분자가 스스로 결함을 감지하여 자신의 구조를 복구함은 물론 원래의 기능을 회복할 수 있는 지능형 재료이다. 울버린, 터미네이터와 같은 SF 영화에서 주인공은 신체가 찢어지거나 절단되어도 상처를 스스로 회복하는 자가치유 초능력을 갖는다. 의류, 신발, 타이어, 자동차, 롤러블폴더블 디스플레이 코팅 등의 제품이 자가치유 된다면 수명이 길어지고 항상 새것과 같은 상태를 유지할 수 있다. 이에 전 세계적으로 자가치유 신소재를 개발하는 연구가 활발히 진행 중이다. 자가치유 소재는 지금까지 여러 기계적 강도를 측정하는 방법 중 한 가지로 소재를 당겨 끊어질 때까지 들어가는 힘인 인장강도가 약했다. 자가치유가 잘 되려면 분자 간 결합이 느슨하고 분자들이 자유롭게 이동해야 하기 때문이다. 즉, 단단한 고체가 아닌 젤리처럼 부드러워야 회복이 잘 된다.기존 자가치유 소재는 이처럼 말랑말랑하고 무르다. 하지만 자가치유 소재가 상품화되기 위해서는 외부 마찰이나 압력을 견딜 수 있어야 해 이 부분을 해결해야 한다. 화학연 오동엽, 박제영, 황성연 연구팀은 단단하고 질기면서도 자가치유 능력이 좋은, 두 가지 모순된 속성을 동시에 갖는 새로운 소재를 개발했다. 기존 상업화 소재인 열가소성 폴리우레탄 기본 골격에, 외부 충격을 받으면 수소결합 형성해 단단해지고 충격이 없을 때에는 수소결합을 하지 않아 말랑해지는 특수한 카보네이트 (Carbonate) 화합물을 도입하였다. 이에 따라 외부 마찰이나 충격을 받으면 순식간에 물질의 분자 결합이 견고해지면서 단단한 결정(크리스탈)으로 변해 충격으로부터 스스로 보호하고, 충격 후에는 분자 이동이 자유로운 부드러운 상태로 돌아가 손상을 스스로 회복하는 원리다. 이렇게 외부 충격 여부에 따라 화학물질이 변하는 현상을 소재에 적용한 예는 지금까지 보고되지 않았다.ㄱㅇㄹㄱㄱ 개발된 소재는 인장강도가 43 MPa 이상으로 측정됐다. 신발 밑창으로 쓰이는 폴리우레탄 소재와 유사한 수준으로, 연구팀이 2018년 개발한 소재보다 강도가 6배나 높다. 지금까지 인장강도 최고기록은 일본 동경대학교나 RIKEN 연구소가 달성한 20-30 MPa 정도다.또한 신규 소재는 외부 압력의 세기에 따라 물질이 단단해지는 정도가 달라진다. 외부 압력의 정도에 따라 고체와 젤리 상태를 오가면서 충격의 흡수를 조절하고 스스로 손상도 회복하는 것이다. 부경대 고분자공학과 엄영호 교수 공동연구팀은 화학연에서 개발한 자가치유 소재의 물리적 특성을 분석했다. 실험 결과 본 소재는 점도가 높지 않아 가공이 쉬워 다양한 모양의 제품으로 성형하는데 유리한 것으로 나타났다. 오동엽 박사는 차세대 첨단기기인 롤러블폴더블 스마트폰은 여러 번 펼치고 접는 과정에서 화면이나 본체가 점차 하얗게 변하면서 약해진다. 이러한 현상을 소재 피로 손상이라고 하는데 롤러블폴더블 디스플레이 상용화 후에도 소비자들 만족도가 떨어지는 부분이다. 개발된 소재를 적용할 시 롤러블폴더블 디스플레이를 접었다 폈다 하면서 발생하는 손상을 끊임없이 회복하여 이런 문제를 극복할 것으로 기대된다.고 밝혔다. 이번 연구결과는 과학분야 분야 최고 권위지 중 하나인 네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 1월호에 게재됐으며, 논문제목은 Mechano-responsive hydrogen-bonding array of thermoplastic polyurethane elastomer captures both strength and self-healing이다. (Impact factor: 12.121)이번 성과는 한국화학연구원의 수월성 연구그룹 육성 사업 및 연구재단의 신진연구 지원을 받아 수행됐다.

  • 등록일2021-12-02
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Krict Research 화학연-생명연, 동아에스티와 프로탁 기술을 적용한 항암제 기술이전 계약체결

KRICT 온새미로* 온새미로는 있는 그대로, 자연 그대로라는 뜻의 순우리말입니다.화학연-생명연, 동아에스티와프로탁 기술을 적용한 항암제 기술이전 계약 체결의약바이오연구본부화학연-생명연, 동아에스티 간 기술이전 협약식화학연은 은 한국생명공학연구원(원장 김장성) 및 동아에스티(대표이사 엄대식)와 6월 25일 오전 10시 30분 화학연 대회의실에서 단백질 분해 신약개발 플랫폼인 프로탁(Proteolysis-targeting chimera, PROTAC) 기술을 적용한 항암제 기술이전 계약을 체결했다. 계약식에는 화학연 이미혜 원장과 생명연 김장성 원장, 동아에스티 엄대식 대표 이사 및 관계자들이 참석했다. 화학연 황종연 박사 연구팀과 생명연의 김정훈 박사 연구팀은 표적 단백질 분해 기술로 암 유발 단백질을 분해 및 제거하여 난치암을 치료할 수 있는 프로탁 약물을 개발하였고, 동아에스티는 이번 계약에 따라 단백질 분해제를 확보하여 차세대 신약개발 플랫폼 기술을 구축하고 표적항암제 개발을 진행할 계획이다. 기존 표적 치료제와 프로탁 기술을 활용한 단백질 분해제의 치료기전 비교.기존 표적치료제들은 질병유발 단백질의 특정 부위에 결합해야만 약효를 나타낼 수 있었지만프로탁기술을 활용하여 결합부위에 상관없이 다양한 표적에 적용이 가능하다.프로탁은 질병유발 단백질에 유비퀴틴(Ubiquitin)을 결합시키고 프로테아좀(Proteasome)에 의해 강제로 분해시켜 질병의 원인을 원천적으로 제거 하는 약물이다. 체내의 모든 세포에는 단백질을 분해시키는 유비퀴틴 프로테아좀 시스템(Ubiquitin proteasome system, UPS)이라는 정화작용이 존재하는데, 이 과정에서 유비퀴틴은 분해되어야 하는 단백질을 알려주는 표식 역할을 하며, 프로테아좀은 유비퀴틴 표식을 인지하고 해당 단백질을 파괴하는 분쇄기 역할을 한다. 기존 표적치료제들은 질병을 유발하는 표적 단백질의 특정 부위에 결합해야만 약효를 나타낼 수 있었다. 이와 달리 프로탁 기술이 적용된 약물은 결합부위에 상관없이 표적 단백질에 유비퀴틴을 결합시키고 프로테아좀으로 분해시키는 방식을 활용하여 기존 치료제 약물로 공략하기 어려웠던 다양한 표적에 적용이 가능하다. 또한 결합 부위의 돌연변이에 기인하는 약물 내성의 한계도 극복할 수 있으며, 표적 단백질 분해 후 재사용 될 수 있어 적은 투여 용량으로도 높은 치료 효과를 내고 부작용을 낮출 수 있는 장점도 갖췄다.화학연 이미혜 원장은 동아에스티에서 한국화학연구원과 한국생명공학연구원이 공동 개발한 프로탁 기술 도입을 통해 신약 개발 플랫폼 기술을 구축하고, 이를 기반으로 기존 표적항암제의 한계를 극복한 신약개발에 성공하시길 기대한다.고 말했다.한편, 화학연과 생명연은 과학기술정보통신부 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업의 지원을 받아 신개념 질병 유발 단백질 분해 치료기술 플랫폼 구축연구를 진행하여 프로탁 고유 기술을 확보하였다.

  • 등록일2021-12-02
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Krict Research 오래 가고 쉽게 만들 수 있는 새로운 유연 열전 소재 개발

KRICT 온새미로* 온새미로는 있는 그대로, 자연 그대로라는 뜻의 순우리말입니다.오래 가고 쉽게 만들 수 있는 새로운 열전 소재 개발화학소재연구본부슬롯 다이 프린팅으로 열전소자를 제작하는 과정화학연은 성능이 오래 지속되면서 가볍고 유연하며 인쇄 공정으로 저렴하게 제조할 수 있는 새로운 유기 열전소재를 개발했다. 열전 소재는 열을 가했을 때 전기가 발생하는 소재, 또는 역으로 전기를 주입했을 때 열을 발생시키거나 냉각시켜주는 소재를 말한다. 전기를 주입하면 열이 나거나 냉각되는 열전 소재는 자동차 시트쿨러, 와인 냉장고, 냉온 정수기 등에 상용화돼 쓰이고 있다. 그러나 열을 가했을 때 전기가 발생하는 소재는 아직 상용화에 여러 제약이 있어 전 세계적으로 이를 해결하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 열전 소재로는 크게 무기 소재, 유기 소재 등이 있는데 최근 고분자로 이루어진 유기 소재에 대한 연구가 새롭게 진행되고 있다. 유기 소재는 무기 소재에 비해 가볍고, 잘 휘어지며, 상온에서 비교적 쉽고 저렴하게 만들 수 있다는 장점이 있다.유기 열전 소재 중 대표적인 것이 폴리티오펜이라는 고분자 소재다. 고분자 소재는 보통 전기가 잘흐르지 않는데, 폴리티오펜이라는 특정 고분자 소재에 다른 물질을 도핑(불순물을 인위적으로 첨가해 전기적, 광학적, 열적 특성을 향상하는 과정)하면 열전 성능이 향상되어 최근 이를 활용한 연구가 전 세계적으로 진행되고 있다. 하지만 지금까지 폴리티오펜을 활용한 소재는 일주일만 지나도 열전 성능이 80% 이상 떨어지는 것으로 나타났다. 공기 중의 산소, 수분 등 때문이다. 화학연 조성윤 박사팀은 공기 중에 3주 이상 노출돼도 열전 성능을 유지하는 새로운 폴리티오펜 활용 소재를 개발했다. 공기 중에서 장시간 성능이 지속되는 폴리티오펜 열전 소자 제작은 처음이다. 연구팀은 폴리티오펜 소재 위에, 소량의 염화금을 녹인 용액을 도포했다. 폴리티오펜 소재와 염화금이 만나면 화학반응이 일어나 염화금 이온과 금 나노입자가 생성되면서 독특한 고분자 결정 구조가 만들어진다. 이 결정 구조 속 염화금 이온은 열전 성능을 높여주고, 금 나노입자는 열전 성능이 오래 유지될 수 있게 도움을 준다. 연구팀은 가장 오래 성능이 지속될 수 있는 염화금 농도를 찾아, 극소량만 도포해도 성능이 지속될 수 있도록 했다. 본 소재는 신문을 인쇄하듯 찍어내는 프린팅 공정으로 상온에서 간단하고 저렴하게 제작할 수 있다는 장점이 있다. 면적이 넓은 칼날이 붓처럼 소재를 바르는 방식의 슬롯 다이 프린팅으로 폴리티오펜 소재를 찍어낸 후, 그 위에 염화금 용액을 도포하는 형태다. 이번 연구결과는 그 우수성을 인정받아 에너지 소재 분야 권위지인 『나노 에너지(Nano Energy), IF:16.602』 4월호에 게재되었다. 논문 제목은 Highly efficient and air stable thermoelectric devices of poly(3-hexylthiophene) by dual doping of Au metal precursors이다.화학연 연구팀의 유기열전소재는 가볍고 유연하기 때문에 향후 웨어러블 기기, 스마트 센서, 사물인터넷 등에 적용할 수 있다. 또한 차량이나 선박에 적용하면 폐열을 전기로 생산할 수 있다. 글로벌 마켓 리서치 회사인 IDTechEx의 시장조사에 따르면 열전소자 전체 세계 시장규모는 2018년 2억 7,400만 달러에서 2022년에는 7억 4,600만 달러로 연평균 약 54% 성장할 것으로 보인다. 조성윤 박사는 그동안 유기열전소재와 관련해 많은 연구가 이루어졌지만, 공기 중에서 성능이 안정적으로 지속되지 못했다는 한계가 있었다. 본 소재는 전기전도성도 좋고 성능이 오래 지속돼 향후 다른 전극 소재로도 적용이 확장될 수 있다. 연구팀은 열전 성능과 지속성을 더욱 높이는 연구를 계속 수행하고 있으며, 이를 통해 향후 웨어러블 기기나 센서의 자가전원으로도 응용될 수 있기를 바란다.고 말했다.본 연구성과는 한국연구재단 미래소재디스커버리 사업의 지원으로 수행됐다

  • 등록일2021-12-01
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Krict Research 탄소중립 위한 친환경 산업가스 개발 연구협력 착수

KRICT 온새미로* 온새미로는 있는 그대로, 자연 그대로라는 뜻의 순우리말입니다.탄소중립 위한 친환경 산업가스 개발 연구협력 착수화학공정연구본부친환경 식각가스 개발 관련 업무협약식 사진(좌부터 유원양 TEMC 대표, 유병옥 포스코 산업가스수소사업부장, 이미혜 한국화학연구원장, 유성 RIST 원장)화학연은 6월 1일 오전 10시 연구원 중회의실에서 관련 기관과 함께 친환경 산업가스를 개발하기 위한 2건의 업무협약을 체결했다. 포스코, RIST(포항산업과학연구원)와 제철산업 부생가스로부터 화학원료 생산 기술 개발 업무협약을, 포스코, RIST, TEMC(티이엠씨) 등 4개 기관과는 반도체 제조 공정용 친환경 식각가스 및 냉매가스 기술 개발 업무협약을 체결했다. 본 행사에는 화학연 이미혜 원장, 화학공정연구본부 황영규 본부장, 화학소재연구본부 윤성철 본부장, 포스코 유병옥 산업가스수소사업부장, RIST 유성 원장, TEMC 유원양 대표 등 4개 기관 관계자 16명이 참석했다. 첫 번째 업무 협약으로 한국화학연구원 화학공정연구본부는 포스코, RIST와 함께 제철산업 부생가스로부터 화학원료를 생산하는 기술 개발에 협력하기로 했다. 제철산업에서 부생으로 발생하는 가스는 일산화탄소, 메탄, 수소, 질소 등을 포함하고 있다. 부생가스는 주로 연료로 사용되는데 이때 온실가스인 이산화탄소가 발생한다. 부생가스를 메탄올, 합성가스 등 유용한 화학원료로 전환하면 이산화탄소 발생량을 획기적으로 줄이고 부가가치를 높일 수 있다. 따라서 화학연은 탄소중립 실현에 기여하기 위해 제철산업 부생가스로부터 일산화탄소를 분리회수하여 화학원료를 제조할 계획이다. 향후 화학연 화학공정연구본부는 부생가스 활용기술을 개발하고, 포스코는 부생가스 원료 공급을, RIST는 분리기술 개발을 추진할 예정이다. 두 번째 업무 협약으로 화학연 화학소재연구본부는 포스코, RIST, TEMC와 함께 반도체디스플레이를 제조할 때 쓰이는 식각가스 및 냉매가스를 친환경 가스로 제조하는 기술 개발에 협력하기로 했다. 반도체 산업에서 사용하는 식각가스(에칭가스)는 반도체 제조 중 회로의 불필요한 부분을 정교하게 깎아내는 기능을 하는 핵심가스다. 냉매가스는 일반 가정의 냉장고 및 에어컨뿐만 아니라 산업현장에서도 많이 사용되는 가스다. 그러나 현재 사용되고 있는 식각가스와 냉매가스는 지구온난화지수가 높아 친환경 가스 수요가 늘어나고 있다. 글로벌 시장조사 기관 Markets and Markets 보고서에 따르면 2019년 약 9조 원 규모였던 저(低)온난화지수 식각가스 및 냉각가스 글로벌 시장은 2023년 약 15조 원 규모로 연평균 13%가량 성장할 것으로 전망되고 있다. 국내에서는 친환경 가스 수요 90% 이상을 미국, 일본 등 의 수입재에 의존하고 있어 국산화 또한 절실하다. 화학연 불소화학소재공정 국가연구실(N-LAB)은 향후 지구온난화지수가 낮은 친환경 식각가스 및 냉매가스 원천기술을 개발할 계획이다. 식각가스에는 여러 가스가 혼합되어 있는데, 사불화메탄(CF4) 등 불소 화합물이 주를 이루고 있다. 해당 연구실은 30년 이상 불소 화합물 연구역량을 축적한 국가연구실로서, 향후 새로운 친환경 불소계 식각가스 원천기술을 개발할 계획이다. 협약기관인 RIST는 향후 개발 기술의 규모확대(Scale-up) 연구를, 포스코와 TEMC는 가스 생산 및 상용화를 추진한다. 화학연 이미혜 원장은 화학연은 화학분야 국내 유일 출연연구원으로서 국가 탄소중립 달성을 위한 다양한 기술 개발 연구를 수행하고 있다. 화학연의 연구역량과 포스코, RIST, TEMC와의 협력을 바탕으로 관련 기술 상용화를 촉진시키고 국가 온실가스 감축 기여를 앞당길 수 있기를 기대한다.고 말했다.

  • 등록일2021-12-01
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Krict Research 탄소중립 포럼 및 업무협약식 개최

KRICT 온새미로* 온새미로는 있는 그대로, 자연 그대로라는 뜻의 순우리말입니다.탄소중립 포럼 및 업무협약식 개최화학공정연구본부* 온새미로는 있는 그대로, 자연(좌) 세 기관 관계자들이 이산화탄소 활용 연구 및 사업화 강화 추진 업무협약(MOU)을 체결하였다./ (우) KRICT 탄소중립 화학기술 포럼 이미혜 원장 개회사화학연은 CCU (Carbon Capture and Utilization, 이산화탄소 포집활용) 분야의 기술개발 현황을 공유하고, 앞으로의 나아가야할 방향을 논의하는 포럼을 개최했다. 아울러, 관련 분야 연구 및 사업화 추진을 위한 업무협약(MOU)을 체결했다. 화학연은 CCU 기술의 도전과 과제란 주제로 제1회 KRICT 탄소중립 화학기술 포럼을 5월 20일(목) 오후 2시 대전 유성구 화학연 강당에서 온오프라인으로 동시 개최했다. 국제사회는 저탄소 친환경 경제구조로의 전환에 역량을 집중하고 있다. 우리나라 역시 기후변화 문제 대응을 위해 합의된 2015년 파리기후 협약에 따라 2030년까지 온실가스 2017년 기준 배출량 대비 24.4%를 감축하여야 한다. 따라서 이번 포럼에서는 탄소중립 선언 이후 중요성이 더욱 부각되고 있는 이산화탄소 활용기술 분야의 최신 연구개발 현황을 공유하고, CCU 기술이 2050년 미래 신산업으로 성장하기 위한 주요 도전과 과제에 대하여 논의하였다. 화학연 장태선 책임연구원은 CO2 화학전환 기술현황과 도전을 주제로, 한국지질자원연구원 이승우 책임연구원은 CO2 광물탄산화 기술현황과 도전을 주제로, 한국생명공학연구원 김희식 센터장은 CO2 생물전환 기술현황과 도전을 주제로 각각 CCU 핵심분야별 국내외 주요 기술 성과 및 연구개발 현황을 소개하였다. 아울러, 주요국가 등에서 활발히 상용화가 추진되고 있는 대표기술에 대한 소개와 함께, 국내에서 CCU 기술의 조기 상용화를 위한 향후 개발 투자방향에 대해서도 제안하였다. 각 분야별 연구개발 현황에 대한 발표 후, 기술 사업화 및 신시장 창출을 도모하기 위한 패널 토의 및 질의 응답이 이루어졌다. 울산테크노파크 우항수 단장은 울산의 수소산업이 활성화되기 위해서는 CO2 활용 기술이 반드시 필요하며, 최근 탄소중립 이슈로 관련 기업의 CCU 기술 도입 의지가 매우 높아진 만큼, 정부에서도 울산과 같은 대규모 온실가스 배출 산업단지를 중심으로 여러가지 제도적 보완책을 모색하는 등의 적극적인 지원이 필요한 시점임을 강조하였다. 전남도 김창오 팀장도 전남 여수, 광양, 순천 등의 광양만권은 석유화학과 철강산업이 집적되어 전남도 CO2 발생량의 64%를 차지하고 있으므로 탄소중립을 위해서는 정부의 체계적이고 과감한 지원과 CCU 관련 인프라기술지원 플랫폼 구축이 한층 중요함을 강조하였다.같은 날 오전, 화학연은 ㈜부흥산업사, 현대중공업파워시스템(주)과 이산화탄소 활용 연구 및 사업화를 더욱 효과적으로 추진하기 위하여 업무협약(MOU)을 체결하였다. 협약식에는 화학연 이미혜 원장, 화학공정연구본부 황영규 본부장, 장태선 책임연구원, 현대중공업파워시스템(주) 권오식 대표이사, 김정래 상무, ㈜부흥산업사 안경욱 대표이사, 이규동 수석 등 각 기관 관계자 7명이 참석했다.세 기관은 이산화탄소 활용 분야의 교류를 통해서 이산화탄소 활용 분야 관련 국내외 연구현황 공유 및 사업화를 위한 협력방안 발굴 등에 관한 협력을 약속했다. 향후 화학연은 원천기술 개발에 주력하고, ㈜부흥산업사는 기술에 대한 상용화 및 사업화를 추진할 계획이다. 또한 현대중공업파워시스템(주)는 플랜트 사업분야에 협력할 계획이다. 주요 협력 연구분야는 △이산화탄소 활용(CCU) 기술 △CCU 기술 최적화에 필요한 연계(포집, 수소) 기술 등이다. 구체적으로 화학연 화학공정연구본부에서는 이산화탄소를 화학적으로 전환하여 일산화탄소, 메탄올, 수소, 초산 등 고부가 화학원료 제조를 위한 친환경 촉매 공정 기술, 이산화탄소로부터 폴리우레탄 원료를 만드는 기술, 쓰레기 매립지 가스나 버려지는 바이오매스 등의 미활용 탄소원과 이산화탄소로부터 유용한 화학원료, 제품을 만드는 기술 등을 개발할 계획이다.

  • 등록일2021-12-01
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People&Collabo 파킨슨병 걱정 없는 백세 시대를 꿈꾼다

KRICT 일비* 일비는 가까이에서 도움이 되는 존재를 뜻하는 순우리말입니다.파킨슨병 걱정 없는백세 시대를 꿈꾼다2007년 설립된 ㈜카이노스메드는 뇌질환, 암, 감염성 질환 분야에서혁신적인 치료제 신약을 개발하는 기업입니다.특히 의료기술의 발달과 전 세계적인 고령화로연평균 발병률이 11.1%씩 증가하고 있는파킨슨병의 치료제 개발은 ㈜카이노스메드가전사적으로 역량과 자원을 집중하고 있는 분야입니다.초고령 사회의 숙제이 가운데 파킨슨병은 치매 다음으로 흔한 퇴행성 뇌질환입니다. 우리 뇌 속에 있는 여러 가지 신경전달물질 중 도파민은 운동 능력을 조절합니다. 파킨슨병은 뇌의 특정부위에서 도파민을 분비하는 신경세포가 원인 모르게 서서히 소실되며 근육 경직, 몸 떨림, 느린 동작 같은 운동장애가 나타나는 질환이지요. 건강보험심사평가원에 따르면 지난해 파킨슨병으로 의료기관을 찾은 우리나라 환자는 총 11만1311명입니다. 2016년보다 약 15.3% 증가했으며 연령별로는 60세 이상 환자가 전체의 97.2%를 차지했습니다. 파킨슨병은 전 세계적으로도 약 600만 명 이상이 앓고 있는 것으로도 알려져 있습니다. 파킨슨병은 연령이 증가할수록 발병률이 높아지는 만큼 전 세계적인 고령화와 평균수명 증가 속에 이 수치는 계속 높아지게 될 텐데요. 이에 따라 파킨슨병 치료제 개발도 전 세계적으로 활발히 이뤄지고 있습니다. ㈜카이노스메드가 개발 중인 신약 후보물질 KM-819도 그 중 하나입니다. KM-819는 특히 뇌에서 많이 발현하는 단백질 기능 파프1(Fas-Associated Factor1)을 타겟으로 하는 새로운 치료 메커니즘을 제시하고 있다는 점에서 큰 주목을 받고 있습니다. 파프1은 세포가 자살하도록 유도하는 기능이 있는 만큼 이 단백질 기능의 지나친 발현을 억제해 도파민 분비 신경세포의 소멸을 막는 것이지요.신약개발의 갈림길㈜카이노스메드의 파킨슨병 치료제 후보물질 KM-819는 동물실험에서 행동장애가 60% 이상 개선되는 효과가 확인됐는데요. 국내 임상 1상을 성공적으로 마친 KM-619는 현재 미국 임상 2상을 준비하고 있습니다. 약효와 적정 용량용법을 판단하는 단계로 신약개발의 성공과 실패가 가늠되는 중대한 갈림길이지요. 한국보건산업진흥원과 제약업계에 따르면 신약의 평균개 발기간은 약 15년, 평균투자비용은 2조 원이 넘습니다, 하지만 막대한 비용과 소요 기간에도 불구하고 1만개 후보물질 중 단 한두 개만이 신약 개발의 결승선을 통과하게 되지요. 따라서 신약의 성공확률을 높이기 위해서는 후보물질의 적응증을 보다 넓게 확대하려는 노력도 중요한데요. 신약의 가치는 허가 여부도 중요하지만 얼마나 넓은 시장에서 그 의약품을 사용할 수 있는가를 나타내는 적응증이 결정합니다. ㈜카이노스메드는 KM-819 적응증 확대의 열쇠를 찾기 위해 지난 2017년 화학연의 중소기업부설연구소 육성센터에 입주했습니다. 화학연이 구축하고 있는 선진적인 신약개발 플랫폼의 도움을 얻기 위해서였지요. 이 과정에서 심혈관계 질환 치료제 전문가인 정보융합신약연구센터 이병호 박사를 만나며 KM-819의 적응증 확대 연구를 본격화하게 됐습니다. 신약개발의 중대한 길목에서 파킨슨병 치료제 후보물질인 KM-819 적용범위를 심혈관계 질환으로도 확대할 수 있는 가능성을 발견한 ㈜카이노스메드는 현재 이병호 박사와의 공동연구 속에서 임상 2상의 성공을 위한 준비에 여념이 없습니다. 정재욱 ㈜카이노스메드 이사는 정해진 경로가 불분명한 실험의 무수한 반복 속에서 화학연의 연구자와 수시로 만나 의견을 교환하고 의사를 결정할 수 있다는 게 상상 이상으로 험난한 신약 개발 과정에서 더없이 큰 힘이 되고 있다고 말하는데요. ㈜카이노스메드와 화학연의 협력이 2030년 세계 5대 신약 개발 강국을 향한 한국의 도전을 북돋는 중요한 도약대가 되기를 기대합니다.

  • 등록일2021-12-01
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People&Collabo 마음으로 빚어내는 도자기처럼

KRICT 너나들이* 너나들이는 터놓고 지내는 사이라는 뜻의 순우리말입니다.마음으로 빚어내는 도자기처럼아무것도 아니었던 흙덩어리가 무언가로 거듭납니다. 고양이, 펭귄, 찰리와 루시.정성껏 만지고 또 매만지는 손길들 위에서 조금씩 드러나는 형체들을 보고 있자니도자기를 마음으로 빚는 그릇이라고 하는 이유를 조금은 알 것 같습니다.실과 바늘처럼일일 도예체험을 위해 화학연의 젊은 피 4명이 모였습니다. 이지훈 인턴연구원과 장은수 학생연구원은 정보융합신약연구센터 소속입니다. 두 사람의 공통 관심사인 약물동태학은 시간에 따라 변화하는 체내의 약물 농도를 통해 약물의 흡수, 분포, 대사, 배설 등을 연구하는 학문입니다. 두 사람은 대학에서 쉽게 보기 힘들었던 첨단 장비들, 언제든 편하게 궁금한 것을 물을 수 있는 전문가들 속에서 이론과 실제를 골고루 익힐 수 있는 화학연의 연구환경에 이구동성 엄지손가락을 치켜세웁니다. 실과 바늘처럼 절친한 선후배이자 동료인 이들이 만들고 있는 백자 그릇의 캐릭터는 만화 피너츠의 찰리 브라운과 루시. 아웅다웅하면서도 웃음이 끊이지 않던 두 사람의 모습과도 무척 잘 어울리는 선택입니다.또 다른 꿈을 위해총무복지실의 이가은 행정원은 일전에 일반인들에게 연구소 시설을 개방하는 대덕연구단지 걷기 행사에 참석했습니다. 이 기회에 친환경 비닐봉투 개발 같은 뉴스를 통해 평소 좋은 인상을 갖고 있던 화학연을 직접 보고 싶다는 생각이 들었습니다. 기대 이상으로 아름다운 풍경, 말없이도 느껴지던 화학연 고유의 전통과 안정감은 그를 단박에 매료시켰습니다. 지난해 12월부터 연구원에 몸담고 있는 이 행정원은 선배들의 도움 속에 요즘 연구지원 업무의 전문성을 쌓는 데 힘을 쏟고 있습니다. 화학연 구성원이 되고 싶다는 소망을 이룬 그에게는 요즘 또 다른 소박한 꿈이 생겼습니다. 고양이를 키우는 것입니다. 아직은 여건이 안 됩니다. 생명을 돌보는 일이라 고민해봐야 할 부분도 많습니다. 하지만 "오늘 만든 고양이 사료그릇부터 차근차근 준비를 하다보면 언젠가는 묘연이 찾아오지 않겠냐"며 웃습니다.남극의 펭귄도샘플을 안 보고도 쓱쓱 도자기 도안을 완성해가는 손놀림이 예사롭지 않던 오진호 박사후연구원. 그는 고효율 탈수소화 분야의 연구자로 학위 과정을 마친 뒤 보다 큰 규모에서 연구를 이어가길 원했습니다. 그런 그에게 탄소중립의 기반인 친환경 에너지원 연구개발이 한창이던 화학연은 최적의 일터였지요. 오 연구원은 현재 대용량 수소 저장운송 기술인 LOHC(Liquid Organic Hydrogen Carrier)의 상용화 연구에 힘을 쏟고 있습니다. 여름이 되면서 실험용 보호장구들이 더 덥고 불편하지만 지구를 살리는 연구라는 마음가짐으로 다시 힘을 내곤 한다는데요. 그가 펭귄 모양의 그릇을 만드는 이유도 비슷합니다. 기후변화로 고통 받는 펭귄과 북극곰들을 잊지 않기 위해서이지요.흙덩어리의 변신밀고 두드리고 다듬고 그림을 그려넣는 사이, 보잘것없던 흙덩어리가 점차 쓸모를 갖춘 그릇으로 변신했습니다. 하지만 아직 투박하기는 마찬가지입니다. 건조와 초벌구이 뒤에 유약을 입히고 다시 녹는점에 가까운 뜨거운 열기를 견뎌야 비로소 매끈매끈한 윤기와 맑은 쇳소리의 도자기가 될 수 있습니다. 어찌 보면 좌충우돌 혈기왕성하던 초년병이 산전수전 속에서 노련하고 원숙한 베테랑으로 성장해가는 모습과도 비슷한데요. 오늘 모인 네 사람 역시 화학연이란 가마 속에서 투명하고 영롱한 빛의 도자기로 거듭날 수 있기를 기대합니다.

  • 등록일2021-12-01
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Krict Issue 탄소국경 넘는 사다리 ‘CO2 직접전환 기술’

KRICT 아리아리* 아리아리는 어려워도 함께 헤쳐가자라는 뜻의 순우리말입니다.탄소국경 넘는 사다리CO₂ 직접전환 기술올해는 2016년 발효된 파리기후변화협정이 본격적으로 적용되기 시작하는 원년입니다.국제사회는 앞으로 5년마다 온실가스 감축 목표를 상향조정하고 이행상황을 보고하며지구의 기온상승폭을 낮추기 위한 범지구적 공동행동에 나서게 되는데요.세계 각국에 부여된 2050년 탄소중립의 의무는 비단 환경뿐만 아니라경제와 산업에서도 대대적인 변화를 예고하고 있습니다.탄소세와 탄소국경세오는 11월 영국 글래스고에서는 보다 구체적인 탄소중립 이행 방안을 논의하는 유엔기후협약당사국총회가 개최됩니다. 이 자리에서는 파리협약에서 약속한 글로벌 탄소시장 추진 방안 등이 최우선 의제가 될 것으로 보입니다. 향후 전 세계 수출환경에 막대한 영향을 미치게 될 탄소세와 탄소국경세에 관한 논의이지요. 먼저 탄소세는 자국 내 기업이 제품을 생산하는 과정에서 발생시키는 이산화탄소 배출량에 따라 세금을 매기는 제도입니다. 1990년 핀란드가 가장 먼저 도입한 이후 현재 세계 50여 개 국에서 시행 중인데요. 올해 탄소세를 도입한 독일의 경우 이산화탄소 1톤당 평균 25유로의 탄소세를 기업에 부과하고 있습니다. 우리나라 역시 지난해 탄소중립선언 이후 탄소세 관련 법안이 국회에 발의된 상태입니다. 탄소국경세는 온실가스 배출량이 많은 국가에서 적은 국가로 상품과 서비스를 수출할 때 적용되는 관세입니다. 수입품이 역내에서 생산한 제품보다 얼마나 더 많이 이산화탄소를 배출했는지를 따져 비용을 부과하는 것인데요. 한국의 최대 수출시장 중 하나인 EU가 2023년부터 탄소국경세를 도입하겠다고 밝힌 가운데 미국과 중국 역시 검토를 서두르고 있는 것으로 알려지고 있습니다.수출 한국 앞에 놓인 장벽탄소세와 탄소국경세는 세금을 피하기 위한 노력을 통해 자연스럽게 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있는 조치로 평가받고 있지만 기업들의 막대한 비용 부담과 소비자 전가문제 등 후폭풍이 만만찮을 것으로 전망되고 있습니다. 특히 사실상의 추가 관세이자 보호무역조치인 탄소국경세는 수출비중이 매우 높은 우리나라에 더 큰 부담으로 작용할 게 분명합니다. 우리나라는 국내총생산(GDP) 대비 수출비중이 약 40%에 이르는 수출대국입니다. EU, 미국, 중국 등의 주요 수출국들이 탄소국경세를 도입하면 막대한 추가 비용이 발생하게 되는데요. 국내 한 시장조사기관에 따르면 2030년 경 약 1조 8700억 원의 추가 비용 부담이 불가피할 것으로 분석되고 있습니다. 이 가운데서도 특히 주요 수출품의 중간재를 공급하는 철강과 석유화학의 비용 상승이 국내 산업 생태계 전반의 심각한 타격으로 이어지지 않을까 큰 우려를 낳고 있습니다. 따라서 이들 산업 분야에서 발생하는 대규모 온실가스를 감축할 수 있는 신기술에 대한 요구가 갈수록 높아지고 있는데요. 이런 가운데 화학연이 이산화탄소를 대량으로 저감하는 동시에 이를 나프타 생산에 재활용할 수 있는 고성능 촉매 기술을 개발해 국내 산업계에 많은 기대감을 불러 일으키고 있습니다.원천기술 넘어 상용화로이산화탄소를 나프타로 직접 전환하는 고성능 촉매를 개발한 화학연 연구팀(좌) / ACS Catalysis 2월호 논문 표지 사진(우)원유 정제과정에서 생산되는 나프타는 국내 석유화학산업의 중추를 이루는 아주 중요한 원료물질입니다. 나프타를 이용해 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 소재가 만들어지고 이를 바탕으로 다시 합성수지, 합성섬유, 염료, 의약품 등 광범위한 분야의 제품이 생산되지요.국내 석유화학산업은 세계에서 다섯 손가락 안에 꼽힐 만큼 규모가 큰 만큼 나프타 사용량도 연간 약 5,700만 톤에 이릅니다. 문제는 나프타 생산과 활용 과정에서 많은 에너지가 소비되며 약 2,800만톤의 온실가스가 배출된다는 것인데요. 화학연 C1가스탄소융합연구센터가 개발한 이산화탄소 나프타 직접전환 기술은 800℃ 이상의 고온과 다단계의 화학반응 공정이 필요한 이산화탄소 간접전환 방식과 달리 쉽고 단순하게 이산화탄소를 나프타로 전환시킬 수 있습니다. 300℃의 낮은 온도에서 한 단계의 공정만으로 진행돼 에너지 효율이 높다는 점이 특징이지요. 기존의 직접전환 공정 기술은 촉매의 성능이 떨어져 이산화탄소 전환 효율이 낮고 다량의 부산물이 생겨 상용화에 어려움이 많았습니다. 연구팀은 이런 문제의 해결책을 모색하던 중 원자 단위의 코발트를 철과 합금하면 성능이 대폭 향상된다는 사실을 발견했는데요. 이를 통해 낮은 온도에서도 이산화탄소를 쉽게 반응시키는 동시에 일산화탄소, 메탄 등의 부산물도 적게 생성하는 고성능 촉매를 개발하게 됐습니다. 새로 개발된 촉매의 직접전환 수율은 기존 직접전환 기술보다 크게 향상된 22%를 기록했는데요. 연구팀은 이 기술이 2030년 이후 상용화되면 석유화학산업 온실배출량의 약 7.4%를 저감시킬 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 화학연은 지난 2000년대 중반부터 산업부생가스인 C1가스를 안전하게 회수하고 이를 다시 청정연료와 기초 화학원료로 바꾸는 기술을 개발해왔습니다. C1가스는 이산화탄소(CO₂), 일산화탄소(CO), 메탄(CH₄)처럼 탄소의 개수가 1개인 가스인데요. 에너지 자원화 가능성과 높은 온실가스저감 효과 때문에 C1 가스 활용에 대한 국제적 관심은 계속해서 높아지고 있습니다. 하지만 고온고압 상태와 다양한 공정의 필요로 경제성이 떨어져 이를 극복할 저온저압 직접전환 기술과 핵심 촉매의 개발이 필요한 상황입니다. 한편 이번 이산화탄소-나프타 직접전환 기술 개발의 주역인 전기원 박사팀은 앞서 지난해에도 이산화탄소를 휘발유로 직접 전환하는 반응 메커니즘을 규명하고 전환공정의 핵심인 촉매를 최적화하는 데 성공하며 주목을 받은 바 있는데요. 연구팀은 이들 이산화탄소 직접전환 원천기술을 태양광, 풍력 등의 친환경에너지와 연계해 석유자원을 대체하는 동시에 온실가스를 대량 저감할 수 있는 후속 연구에 더욱 박차를 가하고 있습니다.

  • 등록일2021-12-01
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