KRICT 한국화학연구원

KRICT 뉴스   만병의 근원인 만성염증, 생체모사 장기칩으로 확인한다   의약바이오연구본부   <span color:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " text-align:="" white-space-collapse:="">장기칩을 이용한 호중구 이동 관찰을 위해 공통 채널 및 비교 채널1,2에 배양시킨 호중구 세포(빨간색)와 정상인 혈장(노란색)-만성염증 환자 혈장(녹색)을 주입하는 모습.     시간이 지나면 없어지는 급성염증과 달리 인체 내 지속적으로 발생하는 미세염증을 만성염증이라고 한다. 만성염증을 유발하는 면역세포들은 혈관을 타고 다니며 염증 발생 부위로 이동 후, 과도한 면역반응을 유도하여 다양한 질병의 원인이 된다. 이와 관련해 국내 연구진이 생체모사 장기칩을 통해 만성염증 환자의 염증 분석 및 치료제 효능 평가에 유용한 기술을 개발했다.   한국화학연구원(원장 이영국) 이성균, 김홍기 박사 연구팀은 최근 연구에서 새로운 생체모사 장기칩(Organ-on-a-chip)을 선보였다. 이 장기칩은 인체의 선천성 면역세포 중 하나인 호중구가 혈관벽을 뚫고 염증 부위로 이동하는 화학주성 현상을 자세히 관찰할 수 있다.   개발한 생체모사 장기칩을 활용하면 면역세포인 호중구의 이동 정도 확인을 통해 ▲환자의 염증 수준 분석이 가능하고 ▲동물실험을 대체하여 만성염증 치료제 효능 평가 결과를 얻을 수 있어, 앞으로 신약 개발 연구에 도움이 될 것으로 전망된다.   특히 지난해 개정된 미국 FDA 근대화법 2.0에 따라 동물실험 자료 없이 의약품 허가 신청이 가능해졌다. 이로 인해 인체와 유사한 장기칩이 신약 효능·독성 평가에 널리 활용될 것으로 기대되고 있다.   전 세계 장기칩 시장은 2022년 기준 1억 750만 달러로 2030년에는 약 7억 9,670만 달러에 달할 것으로 예상되고 있으며, 미국에서는 생명공학기업인 에뮬레이트(Emulate)社가 상용화를 선도하고 있다.   본 연구에 사용된 장기칩은 반도체 공정 없이 3D 프린팅을 이용해 새롭게 설계·제작되었다. 칩의 일부 구획을 의미하는 ‘채널’과 ‘채널’ 사이에 물리적 구조가 없어 세포 이동을 관찰하기에 용이하다. 그리고 하나의 칩에서 대조군(비교 채널 1)과 실험군(비교 채널 2)을 동시에 실험할 수 있어 약물의 비교 평가에 적합하다.   정상인-만성 폐쇄성 폐질환 환자의 호중구 혈관내피세포외 이동 모습.     연구팀은 위 장점을 바탕으로 개발된 염증 모사 장기칩에 만성염증성 질환 환자의 혈장을 주입해 호중구의 이동을 민감하게 확인할 수 있었다.   기존의 연구는 주로 상용 장기칩을 이용해 호중구의 이동을 유도하거나 이를 관찰하는 수준에 머물렀다면, 본 연구는 이번에 개발한 장기칩에 만성 폐쇄성 폐질환 환자의 혈장을 사용해 호중구 이동을 직접 관찰할 수 있었다. 이에 따라 호중구의 이동 수량과 거리를 정교하게 비교하고 염증 수준을 확인할 수 있어, 환자의 염증 수준 분석 시 매우 효과적이다.   특히 글로벌 제약사에서 개발하던 임상 약물과 효과가 알려지지 않은 비임상 약물을 동시에 염증 모사 장기칩에서 평가한 결과 임상 약물이 더 효과가 좋다는 점을 확인했고, 실제 보고된 임상 효능과 유사한 결과를 확인할 수 있었다.   이번 기술 개발로, 관련 기업과의 적극적인 협업을 통해 인체 질환 모사 장기칩 기술과 이를 이용한 약물성 평가 관련 핵심기술을 선점하고 실용화 가능성을 높일 것으로 전망된다.   화학연 이영국 원장은 "실험동물로 대체하기 어려운 인체 질환의 모사를 통해 이번에 개발한 기술을 기초 의생명과학에 활용할 뿐만 아니라, 후속 연구로 더욱 발전시켜 신약 개발에 폭넓게 활용될 수 있기를 기대한다."라고 말했다.     한국화학연구원 연구진이 개발한 생체모사 장기칩(Organ-on-a-chip) 기술이 국제 학술지 ‘어드밴스드 헬스케어 머티리얼스’에 표지 논문으로 소개됐다.     이번 연구결과는 과학기술 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 헬스케어 머티리얼즈(Advanced Healthcare Materials(IF : 10.0))’ 2023년 12월호 표지논문(Frontispiece)으로 게재됐다.   또한 이번 연구는 한국화학연구원 기본사업, 과학기술정보통신부 우수신진연구자 사업, 보건복지부 감염병 예방·치료 기술개발 사업의 지원을 받아 수행됐다.

KRICT 뉴스   내부 압력 해소 통한 근원적 해법을 제시하여 페로브스카이트 태양전지 안정성 확보   화학소재연구본부   내부 압력 해소를 통한 근원적 해법을 제시하여 페로브스카이트 태양전지 안전성 확보하는 기술을 개발한 한길상 박사 연구팀 (좌로부터 서유현 박사후연구원, 한길상 선임연구원).   페로브스카이트 태양전지는 안정성이 부족하다는 단점이 있는데, 최근 국내 연구진이 내부 압력 해소로 안정성을 높이는 공정 기술을 개발했다.   화학연 페로브스카이트 연구팀(한길상, 전남중 박사)과 성균관대 정현석 교수 공동 연구팀은 최근 논문에서 페로브스카이트 태양전지 안정성 저하의 원인 중 ‘변형 응력’에 집중해, 이를 해소하는 공정 기술 개발에 성공했다고 밝혔다.   변형 응력(strain-stress)은 소재가 변형되는 과정에서 가해지는 힘을 의미, 여기에서는 ‘용액’ 형태의 페로브스카이트 필름을 태양전지 기판 위에서 ‘고체’인 필름 형태로 만드는 과정에서, 페로브스카이트와 기판의 열팽창 계수가 달라 내부에 힘이 가해져 수축이 생기는 현상이다.   연구팀이 개발한 공정 기술은 페로브스카이트 태양전지 상용화의 걸림돌이었던 안정성 문제에 대해 근원적 해결 방식을 제시함으로써, 페로브스카이트 태양전지의 장기 안정성 및 신축성을 확보하는 등의 다양한 후속 연구에 활용될 것으로 기대된다.   페로브스카이트 박막 소재는 작은 결정 알갱이들이 무수히 존재하는 다결정 구조로 이뤄져 많은 내부 결함이 있다. 그동안 공기·수분 등의 ‘외부 요인’ 및 열·전압·빛 등의 ‘내부 요인’으로 인한 문제 해결 노력은 많았으나, 내부 압력 해소를 통한 근본적인 문제 해결법은 없었다.   우선 공기나 수분 등 ‘외부 요인’에 의한 페로브스카이트 태양전지의 안정성 하락은, 태양전지 박막에 보호막을 입히는 봉지재 기술을 활용하여 내부로 침투하는 외부 요인들을 막아 방지할 수 있다.   그리고 박막 표면 및 결정 알갱이 사이 내부 경계면에 존재하는 결함 때문에 전자의 이동이 방해받는 효율 감소와 열·전압·빛 등 ‘내부 요인’으로 인한 성능 하락 문제는 박막의 표면 또는 결정 경계면에 다양한 유기 분자 등을 이용해 해결할 수 있다.   이런 기술에도 불구하고 이미 결정화된 페로브스카이트 박막 내에 형성된 ‘변형 응력’은 물리적으로 해결하기가 어려운 한계가 있었다. 페로브스카이트 박막 형성과정에서 발생되는 변형으로 인해 박막 분해가 가속화되는 문제를 해결하지 못한 것이다.   공동 연구팀은 이번 연구에서는 페로브스카이트 박막 수축에 따른 내부압력을 해소하는 근원적 접근 방법으로 이를 해결했다. 액체 형태의 페로브스카이트 박막에 특수한 유기 단량체를 추가한 결과, 박막이 응고 후 냉각될 때 수축으로 인한 변형 응력을 유기 단량체가 쿠션처럼 분산시키면서 원자 단위 격자 변형과 내부결함을 줄이고, 효율과 안정성 두 마리 토끼를 다 잡은 결과를 도출하였다.   연구팀이 개발한 액체 상태의 유기 단량체는 결정화 과정에서 결정 알갱이 하나의 크기를 키워 결정 경계면을 줄이고, 페로브스카이트 박막이 수축될 때 액체상태로 존재하여 박막 내부의 인장응력을 분산시켜 없애는 역할을 했다.   이외에도 유기 단량체는 빛을 쬐면 서로 연결되며 고분자로 중합된 뒤, 페로브스카이트 박막의 표면 및 결정 경계면 결함을 줄여줌으로써 효율과 안정성을 확보하였다.   실제 본 연구를 통해 개발된 페로브스카이트 태양전지는 외부의 수분과 산소에 대해 자체적으로 차단이 가능하고 박막 내부 결함과 이동을 최소화하여, 태양전지 모듈 외부에 봉지재가 없는 기준으로 세계 최고 수준의 효율과 안정성을 보였다.   또한 기존 소재는 보호막 없이 수분에 닿으면 즉각 박막이 분해되며 색이 변하는 데 반해, 이번 기술로 제작된 페로브스카이트 박막은 물방울을 박막 표면에 직접 떨어뜨려도 잘 견딘다는 장점도 있다.   화학연 이영국 원장은 "이번 연구로 페로브스카이트 박막 내에 발생하는 결함에 대한 근원적인 해결법을 제시하여, 기존의 다양한 페로브스카이트 안정성 향상 기술과 시너지 효과를 일으켜, 향후 상용화를 위한 원천기술로 활용될 것으로 기대된다."라고 말했다.     연구진이 개발한 고효율·고안정 페로브스카이트-폴리머 복합재의 모식도 (Advanced Energy Materials 12월호 후면 표지 논문).     이번 연구 결과는 과학기술 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials(IF : 27.8))’ 12월호 표지 논문으로 게재되었다.   또한 이번 연구는 한국화학연구원 기본사업, 과학기술정보통신부 단계도약형 탄소중립 기술개발사업, 산업통상자원부 소재부품 기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.

KRICT 뉴스   화학연, 2023년 국가연구개발 우수성과 100선 3건 선정   <span color:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " text-align:="" white-space-collapse:=""> 폐폴리스타이렌(스티로폼) 재활용 촉매 기술(황동원 박사팀) 연구진. 좌측부터 민주원 박사, 김지훈 박사, 황동원 박사, 송인협 박사, 윤광남 박사.   <span color:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " text-align:="" white-space-collapse:=""> 암모니아에서 저비용으로 수소 생산이 가능한 촉매 기술(채호정 박사팀) 연구진. 좌측부터 화학연 화학공정연구본부 김영민 박사, 채호정 박사, Do Quoc Cuong 박사, 김거종 박사.   <span color:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " text-align:="" white-space-collapse:="">인공세포에서 원하는 바이오원료만 쉽게 생산할 수 있는 합성생물학 기술(이주영 박사팀) 연구진. 좌측부터 문수영 학생연구원, 이주영 박사, 손소희 박사.     화학연에서 개발한 탄소중립, 수소, 첨단 바이오 관련 기술 총 3건이 과학기술정보통신부가 발표한 ‘2023년 국가연구개발 우수성과 100선’ 중 에너지·환경 분야와 생명해양 분야 성과로 선정됐다.   2023년 국가연구개발 우수성과 100선에 선정된 화학연 기술은 ‘폐폴리스타이렌(스티로폼) 재활용 관련 촉매 기술(황동원 박사팀)’, ‘암모니아에서 저비용으로 수소 생산이 가능한 촉매 기술(채호정 박사팀)’, ‘원하는 바이오 원료만 쉽게 생산·추출할 수 있는 인공세포 개발 관련 합성생물학 기술(이주영 박사팀)’이다.   3개의 우수성과 중에서 ‘폐폴리스타이렌 재활용 관련 기술’은 일반 국민이 투표한 10개의 ‘사회문제해결성과’ 중 하나로 뽑혀, 국민에게 유용하다고 체감되는 기술로서 관심을 끌었다. 나머지 2개의 기술도 12대 국가전략기술 중 ‘수소’와 ‘첨단바이오(합성생물학)’ 분야의 기술로서, 화학연은 다양한 분야에서 우리나라의 미래 경쟁력 강화에 기여하고 있다는 모습을 이번 기회에 다시 보여주었다.   첫 번째로 에너지·환경 분야에서 선정된 화학연 황동원 박사팀의 연구성과는 사용 후 폐기되는 폐폴리스타이렌(스티로폼)을 화학적으로 재활용하는 과정에서 저가의 친환경적인 촉매를 활용했다. 기존 방식에 비해 낮은 온도에서 분해하고 스타이렌 원료를 연속 생산 가능하다는 장점이 있다. 해당 기술은 2022년 8월 롯데케미칼㈜에 기술이전되어, 현재 실증화 및 사업화를 위한 공동연구를 진행 중이며, 폐플라스틱 오염 저감과 화학산업의 탄소중립 목표 달성에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.   두 번째로 에너지·환경 분야에서 선정된 화학연 채호정 박사팀 연구성과는 암모니아로부터 저비용으로 수소를 생산해 내는 촉매 공정 기술로서, 기존의 비싼 귀금속 촉매 대신 저렴한 비귀금속 소재를 활용하면서 암모니아 분해 공정의 효율을 높인 기술이다. 향후 높은 온도의 열원 공급이 가능한 제철, 시멘트 등의 산업공정과 연계한 수소 생산 응용 공정 개발이 이뤄질 것으로 기대되고 있다. 관련 기술은 2022년 2월 응용촉매 B-환경(Applied Catalysis B-Environmental)에 논문이 게재되었다.   마지막으로 생명해양 분야에서 선정된 화학연 이주영 박사팀 연구성과는 인공세포 속 특정 바이오 원료가 세포 밖으로 자동으로 분비되도록 신호 시스템을 인공적으로 설계하는 합성생물학 기술이다. 기존의 방식은 세포 속 바이오 원료를 얻기 위해 세포 파괴·분해·특정 원료 추출 등 복잡한 공정이 필요한데 비해, 관련 성과는 한번에(one-step) 세포 속 바이오 원료를 원하는 경로로 자동으로 수송하여 세포 밖으로 분비할 수 있는 세계 최초·최고의 기술이다. 향후 다양한 인공세포 속 여러 바이오 원료를 추출하는 미생물 세포 공장에 활용하는 플랫폼 기술로서 바이오 산업 발전의 가속화에 기여할 것으로 전망되고 있다. 해당 성과는 2022년 5월 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 논문이 게재되었다.   화학연은 Chemistry for Us(우리를 위한 화학), Chemistry for EARTH(지구를 위한 화학) 비전 아래, 탄소자원화, 첨단화학소재, 의약바이오, 미래융합화학 연구분야 등에서 국가 화학산업을 선도하는 미래 원천 기술을 개발하고 있다.

KRICT 스토리   어르신 위문공연부터 길거리 버스킹까지   한국화학연구원 음악 동호회 ‘Noise’       <span font-size:="" helvetica="" malgun="" style="color: rgb(85, 85, 85); font-family: HelveticaNeue, " text-align:="" white-space-collapse:=""> 여행, 운동, 외국어, 자기 계발…. 새해를 맞아 큰 결심 속에 세운 버킷리스트, 잘 채워나가고 계신가요? 혹시 계획이 틀어지거나 각오가 흐트러졌다고 해도 속상해하기에는 이릅니다. 우리에게는 또 다른 시작 ‘설날’이 남아 있으니까요. 새 출발의 기회가 두 번이나 주어진다는 건 분명 한국인이라 누릴 수 있는 큰 행운이 아닐 수가 없는데요.   <span font-size:="" helvetica="" malgun="" style="color: rgb(85, 85, 85); font-family: HelveticaNeue, " text-align:="" white-space-collapse:="">     <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">세계인의 워너비     최근 한 구인구직 플랫폼이 성인남녀 3천여 명을 대상으로 죽기 전에 꼭 해보고 싶은 버킷리스트를 조사한 바 있습니다. 이 중 30% 넘는 사람들이 첫 번째로 ‘악기 배우기’를 꼽았습니다. 사람들 앞에서 멋지게 악기를 다루고 노래를 부르는 모습은 비단 우리뿐만 아니라 전 세계 대부분의 사람들에게도 ‘워너비’인 것은 마찬가지입니다.   하지만 어린 시절 부모님에게 혼나가며 배우거나 뒤늦게 타고난 재능을 발견한 경우가 아닌 이상, 악기를 취미로 삼는다는 것은 누구에게나 쉽지 않은 일입니다. 능숙하게, 아니면 적어도 스스로 즐길 수 있을 만큼 악기를 다루려면 상당히 지루한 연습의 시간이 필요합니다. 특히 초반에는 아무리 해도 좀처럼 실력이 늘 기미가 보이지 않아 중도에 포기하기가 쉽습니다.   이럴 때 가장 현명한 방법은 좀 서툴고 부끄럽더라도 여러 사람과 함께하는 것입니다. 같은 취미를 공유하는 사람들 간의 따뜻한 조언과 건강한 피드백은 입이 부르트고 손가락에 굳은살이 생겨도 다시 악기를 붙잡게 만드는 큰 힘이 되곤 합니다. 화학연과 안전성평가연구소의 음악 동호회 ‘노이즈(Noise)’의 경우가 그렇습니다.     <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">통기타가 젊음의 비결?   <span font-size:="" helvetica="" malgun="" style="color: rgb(85, 85, 85); font-family: HelveticaNeue, " text-align:="" white-space-collapse:=""><span font-size:="" helvetica="" malgun="" style="color: rgb(85, 85, 85); font-family: HelveticaNeue, " text-align:="" white-space-collapse:="">"다룰 줄 아는 악기가 없어도 됩니다. 악기는 함께하면서 배우면 됩니다. 음악에 관심이 있고 노래 부르기를 좋아한다면 누구나 환영합니다. 특히 통기타는 대중적인 악기라 다른 악기에 비해 비교적 쉽고 간단하게 배울 수 있어서 처음 음악을 접하는 사람들에게 아주 좋은 출발점이 될 수 있습니다." (서호원 노이즈 회장)       미래관 지하 연습실에 모인 노이즈 회원들의 모습은 대학 시절 캠퍼스에서 자주 보던 음악동아리들을 떠올리게 합니다. 분홍색 단체 티셔츠에 수수한 청바지, 어깨에 둘러멘 통기타가 40~50대가 주축이라는 이들을 실제보다 더 젊어 보이게 만드는데요. 손가락의 지속적인 자극이 인지기능과 감각기관을 관장하는 대뇌피질 활성화와 연관성이 상당하다는 연구 결과를 보면 통기타 연주라는 취미가 이들의 동안에도 적잖은 영향을 미치는 듯합니다.   ‘노이즈’는 2012년 화학연과 안전성평가연구소의 구성원 22명이 모여 일주일에 두 번 점심시간마다 외부 강사를 초빙해 통기타를 배우던 비공식 모임에서 시작되었습니다. 당시에는 정식 동호회가 아니었던 까닭에 연습실이 없어 빈 세미나실을 찾아다녔다고 합니다. 세미나가 늦게 끝나는 날이면 기타를 든 채 복도를 서성이다 하릴없이 그냥 돌아서는 날도 많았다는 회고담이 음악인들의 배고팠던 시절 이야기를 연상시키기도 하는데요.     <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">이제는 버스킹이닷!     이듬해 정식 동호회로 등록되며 소박한 연습실을 갖게 된 노이즈는 회원 규모와 연주 실력 모두에서 눈에 띄게 성장하기 시작했습니다. 그간 함께 연습한 곡들로 연 3~4회씩 노인요양원과 주야간보호센터 등을 찾아가는 정기공연에도 나섰습니다. 찾아오는 이 드물어 적적했던 어르신들이 ‘내 나이가 어때서’ ‘오늘이 젊은 날’ ‘안동역에서’ 같은 트로트 노래에 맞춰 손뼉을 치고 덩실덩실 춤까지 추는 모습은 음악만이 줄 수 있는 가슴 벅찬 경험이 되곤 했습니다.   노이즈의 이런 활동이 알려지며 직장 내에서도 시무식과 각종 기념일, 결혼식 축가 등의 공연 의뢰가 잦아졌습니다. 그중에서도 노이즈 회원들이 꼽는 가장 기억에 남는 명장면은 2018년 디딤돌 플라자에서 열린 과학문화예술 전시회 공연입니다. 그간 갈고 닦아온 합주 실력에 인기 TV 프로그램 ‘히든싱어’ 출연 경력의 보컬 회원까지 합세해 그야말로 최상의 화음을 선보이는 무대가 되었지요.   이 공연을 계기로 건반 주자가 새로 충원되고, 최근에는 젊은 여성 베이시스트까지 합류해 악기 편성이 더욱 다양해진 노이즈는 이제 동호회원 모두의 버킷리스트인 ‘버스킹’을 꿈꾸고 있습니다. 한층 짜임새 있는 화음을 향해 기타 줄과 목소리를 가다듬고 있는 이들의 하모니가 곧 다가올 봄꽃의 계절, 화학연과 거리 곳곳을 음악의 향기로 더욱 화사하게 채울 수 있기를 바랍니다.     회장 서호원 선임기술원(좌) 총무 김종운 책임연구원(우)

KRICT 파트너   화학연 ‘여수 시대’ 활짝 속속 문 여는 협력 인프라       국가 탄소중립 정책의 핵심조직 화학연과 세계 석유화학산업의 혁신 허브를 꿈꾸는 여수시의 콜라보가 속도를 내고 있습니다. 지난해 말 화학연의 적극적인 참여 속에 화이트바이오 산업 육성을 위한 전남테크노파크 ‘화학산업센터’가 문을 연 데 이어, 오는 3월에는 국내 유일의 R&D 실증 전문기관으로 탄소중립 기술 상용화를 지원할 화학연 ‘탄소중립화학공정실증센터’의 개소식이 열릴 예정입니다.     <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">생분해 플라스틱 상용화의 거점   여수국가산단 미래혁신지구에서 운영에 들어간 전남테크노파크 화학산업센터는 재생 가능한 식물자원을 원료로 화학제품과 친환경 연료 등을 생산하는 화이트 바이오(White Bio) 산업과 기존 석유화학산업의 연계 거점 역할을 수행하기 위해 설립된 R&D 지원기관입니다.   이곳은 특히 화학연의 대표 연구개발 성과 중 하나이기도 한 ‘생분해성 플라스틱’의 상용화에 필요한 시험·평가·인증 시스템 구축과 관련 기업 지원이 핵심 임무입니다. 또한 생분해성 플라스틱의 지속가능성을 높이기 위해 재생 생분해 플라스틱을 활용한 자동차 부품 개발과 생분해 플라스틱 활용 에너지전환 규제자유 특구 사업의 기획도 추진하게 되는데요.   화학연은 지난 2019년 전 세계적인 일회용 플라스틱 줄이기 움직임 속에 땅속에서 완전히 분해되면서도 낙하산만큼 질긴 생분해성 플라스틱을 선보여 전 국민적인 관심의 대상이 되었는데요. 나무와 같은 자연유래 물질 등에서 추출한 식물자원을 기반으로 한 고강도 생분해 플라스틱 및 복합체 제조 기술은 기술이전을 위한 설명회장이 가득 찰 만큼 산업계에서도 많은 주목을 받은 바 있습니다. 현재 이러한 기술이전을 바탕으로 국내 기업에서 상업화 준비에 박차를 가하고 있으며, 이 같은 연구 성과를 바탕으로 전남테크노파크 화학산업센터의 생분해성 플라스틱 표준개발 및 평가기반구축 사업에 참여기관으로 함께하게 된 화학연은 생분해성 플라스틱을 비롯한 화이트 바이오 산업 관련 기술개발 및 시제품 생산 실증 지원 등에 큰 힘을 보탤 계획입니다.       <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">마무리 공사 한창인 탄소중립화학공정실증센터   화학연 탄소중립화학공정실증센터   한편 여수국가산단 인근 삼동지구 2만 956㎡ 부지에 한국화학연구원 2번째 지역 분원인 ‘탄소중립화학공정실증센터’가 설립되어 2024년 1월부터 연구원들이 근무하고 있습니다. 탄소중립화학공정실증센터는 산업부 ‘석유화학산업 고도화를 위한 실증지원센터 구축 사업’과 ‘탄소포집활용(CCU) 실증지원센터 구축 사업’ 2개의 기반 구축 사업으로 총 563억 원의 예산이 투입되는 대규모 국가 프로젝트인데요. 석유화학산업 고도화 구축 사업으로 2023년 12월 실증실험동 및 연구지원동 2개소 건물을 완공하였고, 탄소포집활용 구축 사업으로 실증실험동 및 연구지원동 2개소를 2024년도 12월 완공을 목표로 건축 공사 착공을 준비하고 있습니다. 탄소중립화학공정실증센터는 2024년 기준 13명의 연구 인력을 시작으로 2030년까지 40여 명의 연구 인력이 상주해 탄소중립형 신화학기술 실증 양산화 지원과 지역 수요 맞춤형 연구개발 및 기업 실증 지원 등의 업무를 수행할 예정입니다.   화학연은 기후변화 대응 연구의 여명기인 1990년대부터 이산화탄소를 분리·회수해서 유용한 물질로 전환하기 위한 연구가 활발히 진행돼 왔습니다. 이산화탄소가 지구환경에 미치는 영향뿐만 아니라 자원순환의 잠재력 또한 높다는 점에 주목해 발전소와 산업단지 등에서 대량으로 배출되는 이산화탄소를 효과적으로 포집·저장해 휘발유, 나프타, 메탄올, 에틸렌, 올레핀, 프로필렌 카보나이트, 유기산 등의 유용한 화합물로 전환하는 기술들을 탄생시켜 왔지요.   특히 주요 탄소 배출원인 화석연료 부생가스로부터 나오는 대기오염물질을 줄이는 동시에 이를 다시 청정연료와 산업용 원료로 재활용하는 일석이조의 복합적인 자원순환 기술인 CCU(Carbon Capture and Utilization)에 연구력을 집중해 왔는데요. 이 기술이 특히 더 중요했던 것은 서로 양립하기 힘든 이산화탄소 감축과 지속 가능한 산업 성장을 동시에 해결할 수 있는 일거양득의 방안이기 때문입니다.     <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">화학연×여수 탄소중립 콜라보   전남테크노파크 전경     2020년대 들어 기후변화의 시계는 더욱 빨라졌고 국내와 세계 산업계 전반의 기초 화학원료와 수송에너지를 공급해 온 여수시 역시 온실가스 저감 대책을 찾기 위한 움직임이 더욱 분주해졌습니다. 하지만 현존하는 방법들로는 한계가 있어 보다 효과적인 이산화탄소 저감 및 재활용 기술이 탄생하지 않을 경우 자칫 멀쩡한 공장을 멈춰야 할 수도 있다는 우려가 커지게 되었습니다.   여수는 1974년 국가산업단지 조성의 첫 삽을 뜬 이후 지난 40여 년간 아시아 최대 규모의 산업단지로, 또 세계 1위의 단일 석유화학단지로 성장을 거듭해 왔습니다. 국내는 물론 해외 유수의 기업과 협력업체들이 가득 들어서며 한반도 최대의 중공업지대인 울산·포항과 더불어 세계적인 석유화학·정유·철강 산업의 거점 도시가 되었지요. 하지만 고온·고압의 에너지 집약산업이 몰려 있는 지역 특성상 전 세계적인 탄소중립 의무에 발맞춰 친환경 화학 산업단지로의 대대적인 변신이 불가피해졌습니다.   이에 따라 화학연 등의 정부출연연구기관들이 국가 R&D로 추진해 온 탄소중립 원천기술이 ‘13번째 국가전략기술’로 격상될 만큼 중요성이 높아졌고 이의 조속한 상용화가 중대한 국가적 과제로 부상하게 되며 국내 최초의 탄소중립 실증 전문기관인 ‘한국화학연구원 탄소중립화학공정실증센터’의 여수 설립이 결정되었습니다.   여수는 특히 석유화학 부문에서 국내뿐만 아니라 세계적인 규모의 산업단지인 만큼 이번 화학연 탄소중립화학공정실증센터와 전남테크노파크 화학산업센터의 설립을 통해 국제적인 탄소중립기술 상용화 지원 허브로의 대변신이 가능할 것으로 기대를 모으고 있습니다. 탄소중립 원천기술의 상용화를 위해 손을 맞잡은 화학연과 여수의 협력 행보가 갈 길 바쁜 대한민국 2050 탄소중립의 여정에 큰 힘이 되기를 기대합니다.

KRICT 랩투어   종이보다 얇은 스피커? 신소재 ‘맥신’을 알아보자   한국화학연구원 박막재료연구센터 X UNIST       화학에 관심이 많은 독자들은 ‘어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials)’라는 이름의 과학저널을 자주 접하게 됩니다. 독일에서 발행되는 세계 정상급의 화학·소재 분야 국제학술지이지요. 작년 11월 이곳에 한국인 과학자들의 흥미로운 연구결과 한 편이 게재됐습니다. 바로 다재다능한 미래형 첨단 스피커 개발에 관한 내용입니다.       <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">높은 완성도의 마침표 ‘스피커’   전기 음향 신호를 음파로 바꿔주는 스피커(Speaker)는 음악, 영상, 드라마, 게임 같은 21세기 엔터테인먼트의 완성도에 지대한 영향을 미치는 장치입니다. 영화관이나 PC방에 갈 때 기왕이면 조금이라도 더 좋은 음향 시스템의 시설을 찾는 것도 스피커와 헤드폰 성능이 좌우하는 현장감과 몰입도의 큰 차이 때문입니다.   하지만 영구자석과 코일, 진동판, 전기회로 등의 구성요소와 이를 감싸는 인클로저(스피커 박스)의 구조로 이뤄진 스피커는 적잖은 크기 때문에 늘 적절한 공간 배치에 어려움이 따르곤 합니다. 종종 스피커 내부 자석의 강한 자성과 외부 자기장이 스피커는 물론 주변 전자기기에까지 잡음을 일으키곤 하는 것도 골칫거리 중 하나인데요.   화학연 박막재료연구센터의 안기석 박사팀에서 합성한 2차원 나노소재와 울산과학기술원(UNIST) 고현협 교수팀의 소재 응용 기술로 공동 개발한 차세대 스피커가 상용화된다면 앞으로는 더 이상 이런 고민들을 하지 않아도 될 듯합니다. 이들이 개발한 스피커는 진동으로 소리를 내는 기존 제품들과 달리 열에너지로 소리를 만드는 새로운 개념의 열음향 스피커입니다. 스피커에 교류 전류를 흘려보내면 ‘맥신’이라는 첨단 신소재가 가열 냉각되면서 음파를 생성하는 방식이지요. 이러한 온도 변화에 따라 맥신 주변의 공기가 팽창하고 수축하면서 압력이 변화하는 원리를 활용한 것입니다.   A4 사무용지(0.1mm)의 만분의 일인 1μm(0.001mm) 두께에도 못 미치는 이 초박막 스피커는 모양도 포물선이나 구형으로 자유자재로 바꿀 수 있고 점착성이 강해 필름처럼 만들어 어느 곳에나 쉽게 붙일 수 있습니다. 또한 원하는 방향으로 소리를 보내는 지향성까지 탁월해 지지대 모양에 따라 360° 전 방향, 혹은 다른 사람을 방해하지 않고 나만의 독점적인 사운드 영역을 만드는 것이 모두 가능하지요. 개인용 음향기기는 물론 극장과 콘서트홀 등의 대규모 음향 설비, 무선 이어폰과 헤드셋의 능동 소음제어(Active Noise Canceling), 유연한 플렉서블 디스플레이 등 다양한 엔터테인먼트 시스템의 구성과 공간 활용성에 큰 변화를 불러일으킬 수 있는 기술입니다.       <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">3차원에서 2차원으로     S. Park et al, Applied Catalysis B: Environmental. 304, 120989 (2022)     그렇다면 이 놀라운 초박형 스피커의 구현을 가능하게 한 맥신(MXene)은 과연 어떤 소재일까요? 맥신은 미국 드렉셀 대학교의 유리 고고치 교수 연구팀이 2011년 ‘어드밴스드 머터리얼스’의 논문을 통해 처음 보고한 원자 두께 수준의 2차원 나노물질입니다. 맥신은 맥스(MAX)라는 결정성 물질로부터 만들어지는데 여기서 M이 전이금속을, A는 13족(붕소·알루미늄) 또는 14족(탄소·규소·게르마늄) 원소를, X가 탄소와 질소를 가리킵니다.   이 맥스 결정은 층상구조를 가지는데 세라믹 물질임에도 불구하고 연성이 있어 기계적인 가공이 가능하고 열과 전기 전도성이 우수합니다. 또한 가공을 위해 형태를 변형하면 층상구조가 서로 미끄러지며 박리가 일어나는 특성을 나타냅니다. 이에 따라 과거부터 오랜 기간 연구되며 다양한 3차원 구조의 탄화물, 질화물, 탄질화물이 합성되고 있었는데요. 유리 교수팀도 이들의 특성을 연구하던 중 화학적 부식작용으로 불필요한 물질을 선택적으로 제거하는 식각(Etching) 공정 과정에서 알루미늄 원자만 녹아 박리되며 그래핀과 유사한 2차원 구조의 물질이 생성되는 것을 알게 됐습니다. 맥신의 첫 발견이었지요.       2차원 평면구조를 가지는 맥신(Mxene)     <span font-size:="" helvetica="" malgun="" style="color: rgb(85, 85, 85); font-family: HelveticaNeue, " text-align:="" white-space-collapse:=""> 계속되는 연구를 통해 맥신은 2차원 물질 고유의 우수한 특성에 더해 전이금속과 탄소, 질소의 다양한 조합을 통해 수많은 종류의 맥신으로 존재할 수 있다는 사실이 확인되었습니다. 나아가 뛰어난 전자파 차단과 에너지 저장 능력, 다른 소재와 접촉할 때 전자를 흡수하는 능력, 물리적 변형에도 유지되는 전기 전도성, 지금까지 알려진 물질 중 기체에 대해 가장 민감한 전기화학적 반응, 심지어 물을 정화하고 박테리아의 통과를 막는 등의 다양한 성질들이 속속 발견되며 전 세계의 연구 현장에서 가장 중요하게 다뤄지는 소재 가운데 하나가 되었습니다.       <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">맥신의 새로운 잠재력   화학연은 그간 풀러렌, 탄소나노튜브, 그래핀, 그래파이트 등 다양한 저차원 나노소재의 고도화에 힘써왔습니다. 특히 저차원 나노소재들이 우수한 전기적·기계적·열적·광학적 물성에도 불구하고 대체로 추출과 특성 제어가 쉽지 않다는 한계를 극복하기 위해 서로 다른 종의 2차원 물질들을 적층하고 접합해 각각의 성질을 유지하면서도 다양한 기능성을 갖게 하는 하이브리드 나노 복합소재 연구에 주력해 왔는데요.   활용 가능성이 무궁무진한 맥신 역시 비교적 이른 시기부터 관련 연구가 진행되어 왔습니다. 특히 용매에 잘 녹는 맥신의 친수성을 이용해 용액공정으로 가공성과 생산성을 높이는 방안에 대한 집중적인 연구 끝에 2차원 맥신 소재의 이종원자 도핑, 공용 용매(DES)로 산화 안정성을 확보한 대량생산 기술, 세계 최고 수준의 맥신 기반 에너지 소자 개발 등 연이어 주목할 만한 성과들을 양산해 왔습니다.   이와 함께 맥신의 본격적인 상용화에 대비해 새로운 응용 분야 개척에도 큰 힘을 쏟아왔는데요. 현재 가장 널리 알려진 맥신의 응용 분야는 전자파 차폐, 전도성 코팅, 이차전지 전극 등의 소재로 활용하는 것입니다. 이 밖에도 일상생활에서 버려지는 기계적 에너지를 회수하는 마찰전기 발전원, 아주 낮은 농도의 기체들을 감지하는 화학센서, 담수화 및 폐수처리용 분리막 등 다양한 활용 방안이 연구되고 있습니다.   저차원 나노소재들을 이용한 새로운 기술과 제품들은 가까운 미래, 제조업 대전환의 서막이 나노기술에서부터 시작될 것이라는 전망에 더욱 힘을 싣고 있는데요. 다재다능한 초박막 스피커 개발로 맥신의 새로운 잠재력을 선보인 화학연-UNIST 공동연구진의 성과가 대한민국 나노 생태계의 또 다른 혁신 신호탄이 될 수 있기를 기대합니다.

KRICT 스페셜 2   바이오 대전환의 시대 앞장서 길을 내다     국내 언론들은 미국 바이든 대통령의 바이오 이니셔티브 행정명령 서명(2022.9) 이후 전 세계를 뜨겁게 달구고 있는 첨단 바이오 열풍을 ‘바이오 대전환의 시대’라 표현하고 있습니다. 나아가 관련 전문가들은 "5차 산업혁명의 입구에 들어섰다"라고도 말합니다. 제조업과 정보통신 융합에 초점이 맞춰진 4차 산업혁명을 넘어 생명과학과 공학, 바이오와 디지털이 결합하는 첨단 바이오가 각국의 경제·산업과 안보 지형을 뿌리째 뒤흔드는 초강력 태풍으로 발전하고 있다는 것입니다.       <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">5차 산업혁명의 입구   바이든 대통령의 행정명령 이듬해인 2023년 초 백악관 과학기술정책실은 에너지부, 상무부, 농무부, 보건복지부, 국립과학재단 등 미국 내 모든 연방 부처와 관련 기관의 의견을 집대성한 ‘바이오 기술 및 바이오 제조를 위한 담대한 목표 보고서’를 발표했습니다.   이 보고서는 향후 화학물질, 의약품, 연료, 소재 등 바이오 시스템을 기반으로 생산될 제품의 역내 제조 역량 강화와 글로벌 리더십 유지에 필요한 R&D 필요 사항을 요약하고 있습니다. 그중에서도 가장 핵심적인 문구는 “향후 20년 내에 석유화학산업의 30%를 합성생물학 기반의 바이오 제조 시스템으로 대체하겠다”라는 것입니다.   개별 부품을 조립하는 자동차 제조업처럼 생명과학에 공학적 관점을 적용하는 합성생물학은 이미 코로나19 대유행 기간 중 폭발적인 잠재력을 드러낸 바 있습니다. 모더나가 인공 mRNA를 신속하게 대량 합성할 수 있었던 것도 합성생물학 기업인 긴코 바이오웍스(Ginkgo Bioworks)의 바이오파운드리 시스템 덕분이었습니다.     <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">해석에서 창조로     금세기 초 인간 게놈 지도 완성에 힘입어 개발된 차세대 염기서열 분석법(Next Generation Sequence, NGS)은 기존 DNA 분석 장비가 유전자를 분석하는 데 드는 시간과 비용을 수백분의 일로 단축시켰습니다. 심지어 2만여 개에 달하는 인간의 염기서열 전체를 한꺼번에 해독하는 것도 가능해졌습니다.    매우 신속하고 경제적인 유전자 분석 시대의 도래와 함께 세계 각국의 경쟁적인 바이오 데이터 축적은 생명과학의 패러다임을 ‘해석’에서 ‘창작’으로 바꾸어 나가고 있습니다. 생명체를 학습하고 연구하는 단계에서 이제 생명체의 구성요소와 시스템을 사용자의 목적에 맞게 재설계하거나 자연에 존재하지 않던 인공 생명체를 새로 제작할 수 있는 수준에 도달한 것입니다.    이에 따라 미국을 필두로 우리나라와 영국, 일본, 중국 등 주요국들이 모두 바이오 기술과 제조 혁신의 핵심인 합성생물학을 국가전략기술로 지정해 우위를 점하기 위한 총력전에 나서고 있습니다. 글로벌 컨설팅기업 맥킨지에 따르면 불과 2년 뒤인 2026년 합성생물학의 시장 규모는 약 40조 원, 2040년께는 그 120배인 4,800조 원에 달할 것으로 예상하고 있습니다.    미국 정부가 전망하는 합성생물학 기반 바이오 기술 및 제조 산업의 영향력은 더욱 상상을 초월합니다. 현재 합성생물학 기술은 특이점을 맞은 AI와 로보틱스 시스템의 결합으로 생명과학 연구의 고질적인 문제였던 낮은 속도와 불확실성의 한계를 극복하며 의료, 환경, 농업, 식품, 에너지, 기후변화 등 인류가 직면하고 있는 난제 대부분으로 빠르게 연구 범위가 확장되고 있습니다. 따라서 전통적인 바이오산업의 개념을 넘어 경제와 사회, 안보 전반의 게임체인저로 발전하며 전 세계적으로 무려 4경 원(4,800조 원의 8,333배)의 파급효과를 불러일으킬 것으로 내다보고 있는 것입니다.     <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">바이오파운드리 플랫폼 기술     이런 가운데 지난 11월 정부가 발표한 ‘2023년 국가연구개발 우수성과 100선’에는 현재 우리나라의 합성생물학 기술 수준을 가늠할 수 있을 만한 연구 성과 한 편이 포함돼 큰 주목을 받았습니다. 화학연과 포스텍 공동 연구진이 세계 최초로 인공세포에서 원하는 바이오 원료만 자동으로 뽑아내는 합성생물학 기술을 개발한 것입니다.   기존에 세포 속 바이오 원료를 얻기 위해서는 주로 세포를 파괴하고 분해해야 했습니다. 또한 세포를 파괴 또는 분해한 후 나오는 여러 혼합물질 중 원하는 특정 바이오 원료만 추출하기 위해서는 복잡한 공정을 거쳐야 했습니다. 화학연-포스텍 공동연구진은 이런 과정 없이 인공적으로 설계한 신호 시스템으로 세포 속 필요한 바이오 원료를 한 번에(one-step) 원하는 경로로 자동으로 수송해 세포 밖으로 분비시킬 수 있는 기술을 개발했습니다.    이를 이용하면 인공 미생물 세포에서 코로나19 백신 원료 중 하나인 스쿠알렌을 친환경적으로 생산할 수 있으며 기존에 동식물로부터 얻고 있는 건강기능제품 원료를 대체할 수도 있습니다. 또한 세포 속 바이오 원료를 세포 밖뿐만 아니라 세포 속 다양한 위치로도 정확하게 이동시킬 수 있어 현재 전 세계적으로 투자가 집중되고 있는 ‘바이오파운드리’의 구축과 발전에 크게 기여할 수 있는 플랫폼 기술로 평가받고 있습니다.    합성생물학이 생명과학과 공학의 융합이라면 AI와 로봇기술 등을 적용해 미생물을 공장처럼 사용하는 바이오파운드리(Biofoundry)는 합성생물학 기술을 산업적으로 구현하는 필수 인프라입니다. 새로운 바이오 시스템 제작에 필요한 설계(Design)-제작(Build)-시험(Test)-학습(Learn)의 전 과정을 표준화, 자동화, 고속화해 기존에 한계로 지적됐던 바이오 연구개발 과정과 제조공정의 속도와 효율을 압도적으로 높일 수 있는 혁신 기반이지요.       <span font-size:="" helvetica="" malgun="" style="color: rgb(85, 85, 85); font-family: HelveticaNeue, " text-align:="" white-space-collapse:="">   파운드리는 반도체산업에서 외부 업체가 설계한 반도체 제품을 위탁받아 생산·공급하는 시설 또는 기업으로 대만의 TSMC와 우리나라의 삼성전자가 대표적인 글로벌 파운드리입니다. 바이오파운드리는 이렇게 설계(팹리스), 제조(파운드리), 테스트와 패키징 등으로 구분되는 반도체산업과 달리 한 곳에서 바이오 시스템 제작에 필요한 디자인, 설계, 제작을 자동적으로 빠르게 반복할 수 있어 기존의 생명과학 연구에서 불가능했던 대규모의 R&D를 현실에 구현할 수 있습니다.   <span font-size:="" helvetica="" malgun="" style="color: rgb(85, 85, 85); font-family: HelveticaNeue, " text-align:="" white-space-collapse:="">     <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">화학연의 3박자 ‘융합·디지털·실사구시’   미국 보스턴컨설팅 그룹에 따르면 합성생물학의 영향력이 가장 단기간에 높아질 것으로 예상되는 분야로는 신약 개발이 꼽히고 있습니다. 그 중에서도 이미 mRNA 백신으로 상용화에 성공한 감염병 백신과 더불어 유전자·세포치료제 부문의 발전이 매우 빠른 속도로 진행될 것으로 내다보고 있는데요.   화학연은 이번 국가연구개발 100선에 선정된 합성생물학 기술에 앞서 유전자·세포치료 기술인 NK세포 치료제와 CAR-T 치료제 등을 개발해 바이오기업에 이전하며 세계 수준의 경쟁력을 선보인 바 있습니다. 암세포를 보다 정확히 식별하고 제거하기 위해 인체의 고유 면역체계인 NK세포(Natural Killer cell)의 암세포 인지 기능을 강화하는 기술, 환자의 혈액 속 T세포를 추출해 암에서 많이 발현되는 단백질을 효과적으로 인식하는 CAR-T 세포로 만들어 다시 주입하는 새로운 형태의 암 치료법 등이 그것입니다.   이와 함께 우리 몸에 존재하는 단백질 분해 시스템을 이용하여 질병을 유발하는 나쁜 단백질을 분해하도록 유도하는 단백질 분해 신약 개발 플랫폼(Targeted Protein Degradation, TPD)과 이를 바탕으로 단백질 분해 기술 중 하나인 프로탁(PROTAC) 약물과 분자접착제 후보물질을 개발해 국내 제약사에 기술 이전한 사례도 첨단 바이오 연구의 대표적인 사례로 꼽히고 있습니다. 감염병 백신·치료제 연구 부문에서도 이미 유전자·세포치료의 기반 기술인 유전자 가위로 바이러스 증식에 관여하는 유전자를 선별하는 검사법 등을 개발해 신변종 바이러스 치료제 개발에 기여하는 등의 연구가 거듭되어 왔지요.    화학연의 이 같은 첨단 바이오 연구개발 역량은 이미 1980년대부터 바이오매스 기반 화학소재와 에너지 연구, 항생제·항암제·심혈관·바이러스 치료제와 감염병 백신 등의 신약 개발, 미생물을 이용한 환경정화 기술 등 오랜 화학-생물학 융합연구의 결과라 할 수 있습니다. 이와 함께 1990년대부터 화학과 바이오 소재 전반에 걸쳐 연구자와 산업계 모두가 쉽고 편하게 접근할 수 있는 데이터 플랫폼들을 구축하는 한편 AI 등의 첨단기술을 활용해 지속적으로 디지털 전환에 앞장서 온 노력이 기초를 이루고 있습니다.    첨단 바이오 연구개발의 3대 기반이라 할 수 있는 ‘융합연구, 디지털 혁신, 실사구시형 인재 양성’의 지식과 경험이 장기간에 걸쳐, 꾸준히 축적되어 온 것이라 할 수 있는데요. 화학연이 걸어온 선구자의 발걸음이 바이오 대전환의 시대, 대한민국의 첨단 바이오 선도국가 도약에 중요한 발판이 될 수 있기를 기대합니다.

<p color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 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; font-size: 16px; line-height: inherit; font-optical-sizing: inherit; font-kerning: inherit; font-feature-settings: inherit; font-variation-settings: inherit; vertical-align: baseline; text-align: center;" text-align:="" word-break:="">KRICT 스페셜 1 <p color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 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; font-size: 16px; line-height: inherit; font-optical-sizing: inherit; font-kerning: inherit; font-feature-settings: inherit; font-variation-settings: inherit; vertical-align: baseline; text-align: center;" text-align:="" word-break:="">  무주공산 '첨단 바이오' 추격자에서 선도자로     ‘물(Aqua)’은 고대 4원소설에서 모든 생명체의 탄생과 성장에 가장 필수적인 요소로 여겨졌습니다. 또한 고체, 액체, 기체의 세 가지 상으로 존재하는 성질 때문에 비와 얼음, 강과 바다, 대기 중의 수증기로 지구의 모든 생명을 다스린다고 믿었지요. 인류의 종교 대다수가 물을 신성시하며 정화와 생명, 창조를 상징하는 의식에 사용하는 것도 이 때문인데요.     <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">원시수프 이론과 심해열수구     물은 화학 반응이 일어나는 장소를 제공하고, 또 화학 반응의 속도와 농도를 조절하는 가장 중요한 매개체 중 하나입니다. 생명의 기원에 대한 주요 가설들도 대부분 물과 관련이 있습니다. 그중 가장 잘 알려진 것은 오파린과 할데인의 원시수프(Primordial Soup) 이론입니다. 약 40억 년 전 지구의 대기를 이뤘던 메탄, 암모니아, 수소 등이 물과 화학적으로 결합해 원시수프라는 생명의 토대가 되었다는 것입니다. 원시수프 속에서 아미노산과 당류 같은 간단한 화합물이 형성 되었고 점차 더 복잡한 초기 단백질로 변화했다는 것이지요.   생명의 기원에 관한 오파린-할데인의 이론은 1953년 유리-밀러의 실험을 통해 상당 부분 사실로 입증되었습니다. 이들은 외부와 완전히 차단된 플라스크에 물을 반쯤 채운 뒤 메탄, 암모니아, 수소와 수증기를 공급해 원시 지구와 같은 환경을 만들었습니다. 그리고 고압 전류로 불꽃을 튀겨 번개를 만드는 과정을 반복했습니다. 실험 첫 날 맑았던 물은 일주일이 지나자 붉은색의 탁한 용액으로 바뀌었습니다. 실제로 어떠한 외부의 영향도 없는 가운데 물에서 세포의 단백질을 구성하는 아미노산과 유기물들의 형성이 관찰된 것입니다.   심해열수구설(Deep-Sea Vent Hypothesis)도 많은 지지를 받고 있는 생명의 기원설 중 하나입니다. 마그마에 의해 뜨거워진 물이 분출되는 심해의 열수 분출구는 주변의 온도가 400°C 이상이고 pH는 2~4 정도로 매우 낮습니다. 이런 높은 온도와 압력의 극한 환경에서도 열수 분출구 주변에 지구상 보통의 생태계와 다른 독특한 특성의 생명체들이 발견되고 있는 것에 미루어 지구 초기 생명의 기원도 심해의 열수구에서 실마리를 찾을 수 있을 것이라는 가설입니다.     <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">생명의 기원과 인류의 건강     생명의 기원에 대한 호기심은 인류의 본성에서 비롯된 것으로 볼 수 있습니다. 자신의 존재와 기원이 늘 궁금한 인간은 생명의 기원에 대한 탐구를 통해 자신의 존재 의미와 가치를 이해하고 싶어 합니다. 나아가 이런 인간 고유의 호기심을 해결하는 과정에서 얻게 되는 과학적 지식과 기술이 인류 전반의 삶과 문화를 발전시켜 왔지요.   가장 대표적인 분야가 인간의 수명 연장과 건강 증진에 기여해 온 의약학입니다. 생명의 기원을 찾기 위한 노력의 과정에서 생명체의 구조와 기능을 이해하고, 이를 바탕으로 인간의 가장 기본적인 욕구 중 하나인 무병장수의 실현을 위해 다양한 질병의 원인과 예방, 치료 방법을 개발해 왔습니다.   특히 최근에는 빠르게 발전하는 생명공학 기술을 바탕으로 기존 의약학 기술의 한계를 극복하기 위한 ‘첨단 바이오’가 전 세계적으로 크게 각광받고 있는데요. ▲인공적으로 생명체의 유전체나 세포를 합성하는 ‘합성생물학’ ▲유전자의 특정 부위를 선택적으로 편집하거나 줄기세포 치료처럼 세포를 이용해 질병을 치료하는 ‘유전자·세포치료’ ▲mRNA로 대표되는 혁신적이고 신속한 ‘감염병 치료·백신’ ▲바이오 빅데이터와 인공지능 기반의 ‘디지털 헬스 데이터 분석·활용’ 등이 그것입니다.     <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">생명과학과 공학의 융합   합성생물학(Synthetic Biology)은 생명과학과 공학을 접목해 기존의 효소와 세포 등의 특성을 변화시키거나 자연에 존재하지 않던 인공 생명체와 시스템 등을 새롭게 설계· 제작하는 학문입니다. 생명현상의 복잡성을 이해하려는 생명과학에 공학적 개념이 더해져 생명체를 구성하는 유전자와 단백질 등의 구성요소를 부품처럼 생산하는 기술입니다. 바이오파운드리처럼 표준화·고속화·자동화된 시설에서 세포, 효모, 인슐린 같은 유용 물질과 바이오 소재를 대량 생산할 수 있도록 하는 것이지요.   유전자·세포치료(Gene and Cell therapy)는 유전자 변형 세포를 활용해 질병을 치료하는 기술입니다. 유전자 치료는 유전자의 삽입, 삭제, 수정 등으로 변화시킨 정상 유전자나 치료 유전자를 환자의 세포 안에 주입해 결손 유전자 결함을 교정하거나 새로운 기능을 추가하는 방법입니다. 세포 치료는 일반적으로 줄기세포처럼 환자나 기증자의 생체 세포를 활용해 세포의 생물학적 특성을 변화시켜 손상된 조직이나 질병에 걸린 조직을 대체하거나 회복시키는 과정을 포함합니다.   감염병 백신·치료는 신·변종 및 미해결 감염병 발생 시 관련 백신·치료제를 신속하게 개발·제조할 수 있는 전달물질과 후보물질 발굴 등의 기반 기술을 말합니다. 혹독했던 코로나19 바이러스 사태를 반면교사로 삼아 조만간 다시 찾아올지 모르는 신·변종 감염병의 위협으로부터 국민을 지킬 수 있도록 예방과 진단, 치료와 감염확산 방지 체계 전반에 걸쳐 대응능력을 더욱 강화하고자 하는 것이지요.   디지털 헬스데이터 분석·활용 분야는 금세기 초 인간 게놈 지도 완성에 힘입어 급격하게 발전한 차세대 염기서열 분석법(Next Generation Sequence, NGS)을 기반으로 바이오 빅데이터와 AI를 활용한 개인별 맞춤의료라 할 수 있습니다. 환자마다 다른 유전체 정보를 비롯해 환경적 요인, 생활 습관 등을 종합적으로 분석, 질병의 근본 원인을 이해하고 최적의 치료법을 제공하고자 하는 것인데요. 특히 유전질환과 고령화 사회에서 발병률이 높은 퇴행성 질환의 진단과 치료에 큰 역할을 하게 될 것으로 보입니다.       <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">제2의 반도체   우리나라는 지난 2022년 과학기술의 혁신을 바탕으로 전세계적인 기술 패권 경쟁에서 추격자 모델을 넘어 선도적인 리더로 발돋움한다는 목표 아래 ‘12대 국가전략기술육성방안’을 발표했습니다. 이어 2023년 9월 ‘국가전략기술육성에 관한 특별법’을 제정하고, 12월 20일에 열린 국가과학기술자문회의 전체 회의에서 12대 국가전략기술(반도체·디스플레이, 이차전지, 첨단 모빌리티, 차세대 원자력, 첨단 바이오, 우주항공·해양, 수소, 사이버보안, 인공지능(AI), 차세대 통신, 첨단 로봇·제조, 양자)을 최종적으로 공식 지정하기에 이르렀는데요. 이 자리에서는 향후 집중적인 투자·육성 계획의 대상이 될 총 50개의 중점 기술과 세부 정의도 함께 발표해 글로벌 경쟁 우위와 초격차 확보에 필요한 국가연구개발의 새로운 방향성을 제시했습니다.   이 가운데서도 ‘첨단 바이오’는 전 세계적인 고령화 추세에 따라 발병률이 높아지고 있는 퇴행성 난치 질환, 코로나19 팬데믹처럼 점점 더 빈번해지는 공중보건 위기 등 인류 공통의 난제를 해결할 열쇠로 많은 주목을 받고 있는 분야입니다. 또 다른 특징은 전통적인 바이오 산업과 달리 아직까지 전 세계적으로 절대 강자가 없는 미개척지란 점이지요.   우리나라가 12대 국가전략기술 중 하나로 첨단 바이오를 선정한 것도 기술 혁신 여부에 따라 얼마든지 주도권을 차지할 수 있는 가능성 때문입니다. 이에 따라 첨단 바이오는 장차 한국이 세계시장을 견인하는 ‘제2의 반도체 산업’이 될 것으로 큰 기대를 모으고 있는데요. 이 같은 기대감은 12대 국가전략기술과 50개 중점기술이 최종 확정된 뒤 이틀 후인 12월 22일 정부가 개최한 ‘제1차 바이오헬스 혁신위원회’에서도 역력했습니다.         <span color:="" font-size:="" style="font-weight: 700; font-family: se-nanumgothic, arial, " white-space-collapse:="">2027 첨단 바이오 강국을 향해   이날 국무총리 주재로 열린 ‘제1차 바이오헬스 혁신위원회’에서는 우리나라가 글로벌 바이오헬스 시장 선점을 위해 추진하고 있는 ‘바이오 헬스 신시장 창출 전략’의 주요 목표와 계획들이 제시됐습니다. 2027년까지 선도국 대비 82%의 기술 수준을 달성하고 의약품·의료기기 등 바이오헬스 산업 수출 규모를 2배로 확대하겠다는 내용이 주요 골자를 이루었는데요. 이를 위해 연 매출 1조 원 이상 글로벌 블록버스터급 혁신 신약 창출, 첨단재생의료 치료제도 도입 등을 통한 규제 장벽 철폐, 바이오 연구 빅데이터 100만 명 구축과 개방, 바이오 헬스 핵심 인재 11만 명 양성 등에 범정부적으로 역량을 집중하기로 했습니다.   이와 함께 감염병 백신 개발, 난치성 질환의 극복 등 첨단 바이오 중심의 도전적 R&D를 위해 최대 2조 원 규모의 예산이 투입될 ‘한국형 ARPA-H 프로젝트’도 공개됐습니다. 더불어 이르면 2024년부터 860억 규모의 ‘보스턴-코리아 프로젝트’를 추진하는 등 국내의 협소한 연구개발 체계를 탈피하고 첨단 바이오 선도국과의 공동연구를 통해 세계적인 초격차 기술 확보에 주력할 계획이라고 밝혔는데요.   화학연 역시 지난해 원장 직속의 특별기구인 ‘국가전략기술추진단’을 신설해 우리나라의 미래가 걸려 있다고 해도 과언이 아닌 12대 국가전략기술 확보에 조직 역량을 총결집하고 있습니다. 그 가운데서도 특히 첨단 바이오 분야는 국내에 관련 지식과 이해가 부족했던 1980년대부터 감염병 치료·백신을 필두로 유전자·세포치료와 합성생물학, 디지털 헬스 데이터 분석·활용 전반에 걸쳐 꾸준히 다져온 연구개발 역량과 우수한 성과를 바탕으로 미래 원천기술 확보와 국내 관련 산업 생태계 고도화에 더욱 박차를 가하고 있습니다.

케미가 GREEN 동화   <h2 style="line-height: 1.1; 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; font-size: 15px; 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; letter-spacing: -0.3px; color: rgb(73, 73, 73); text-align: center;">우리 집은</h2> <h2 style="line-height: 1.1; 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; font-size: 15px; 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; letter-spacing: -0.3px; color: rgb(73, 73, 73); text-align: center;">신재생에너지 발전소!</h2>  

케미 히스토리   <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; font-size: 15px; 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; letter-spacing: -0.3px; color: rgb(73, 73, 73); text-align: center;">아는 사람만 안다는</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; font-size: 15px; 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; letter-spacing: -0.3px; color: rgb(73, 73, 73); text-align: center;">‘여수 밤바다’ 숨은 명소</h2>   “♪ 여수 밤바다 이 조명에 담긴 / 아름다운 얘기가 있어/ 아~아~아~아 ♬” 아마 많은 분들이 제목만 보고도 벌써 멜로디를 흥얼거리고 계실 것 같은데요. 읊조리는 듯한 보컬 특유의 콧소리와 낭만적인 가사가 인상적인 버스커버스커의 노래 ‘여수 밤바다’입니다. 듣고 있자면 왠지 당장이라도 밤바다를 향해 떠나야 할 것 같은 마음을 불러일으키는 이 노래 덕분에 전라남도 여수는 한국인이 사랑하는 대표적인 여행지의 하나로 급부상하게 됐습니다. 2012년 여수 엑스포 개최도 영향이 크겠지만 한 해 평균 700만 명이던 관광객 숫자가 연간 1,500만 명으로 두 배 넘게 늘어나게 된 데는 분명 이 노래의 힘을 무시할 수가 없는데요.     1960년대(상)와 2013년 (하)의 여수국가산업단지 모습. (사진: 여수시)   장시간 운전이나 긴 기차여행으로 찾아가는 여수는 기대를 저버리지 않는 즐거움으로 보답을 하는 도시입니다. 한려해상국립공원과 다도해해상국립공원이 교집합으로 맞물려 있는 이 미항은 돌산대교와 해상케이블카와 크고 작은 365개의 섬들이 만들어내는 아름 다운 풍경, 넘치는 해산물과 남도 고유의 맛깔난 음식들이 지친 삶에 다시 한가득 생기를 불어 넣어주는 관광 명소이지요. 여수의 특별한 아름다움에 매료된 것은 고려 태조 왕건도 마찬가지였습니다. 삼국을 통일한 뒤 전국을 순행하던 왕건이 이곳에 이르러 신하들에게 이렇게 물었다고 하지요. “이곳은 인심이 좋고 여인들이 곱다. 이유가 무엇인가?” “물이 좋아서 그렇습니다.” 여수(麗水)라는 지명이 이렇게 탄생하게 되었는데요. 조선 시대에는 이순신 장군이 작전을 구상하고 거북선을 건조하던 삼도수군통제영이었고, 대한민국이 건국된 뒤에는 중앙정부가 아닌 지역주민들의 자발적인 참여로 통합 여수시를 출범시킨 까닭에 국내 지방자치제도 발전사에 매우 중요한 위치를 차지하고 있기도 합니다. 이런 천혜의 풍광과 다양한 역사문화 자원 덕분에 여수는 관광객들의 재방문율이 계속해서 높아지고 있다고 하는데요. 두 번, 세 번 여수를 찾아 구석구석 볼거리를 발굴하는 여행자들 사이에서 요즘 뜨고 있는 명소는 ‘여수국가산업단지 야경전망대’입니다. 아직은 아는 사람만 아는 곳이라 인적 드문 산길을 5분 정도 올라가야 하는 수고가 필요하지만, 일단 가본 이들은 숨이 멎을 만큼 놀라운 광경이라며 감탄을 아끼지 않습니다.   여수국가산업단지의 야경   전망대에서 내려다보는 여수국가산업단지의 거대한 위용은 우리나라가 오늘날 세계적인 경제대국으로 불리는 이유에 대해 별다른 설명이 필요 없을 만큼 압도적인 것입니다. 여수국가산업단지는 1974년 역사적인 첫 삽을 뜬 이후 지난 40여 년 간 단일 석유화학단지로는 세계 1위, 산업단지로만 놓고 봐도 아시아 최대 규모로 성장해왔는데요. 지금도 계속해서 확장을 거듭하고 있습니다. 현재 진행 중인 주변 바다 간척공사가 끝나면 지금보다 2배 이상 더 규모가 커진다고 하니 앞으로 얼마나 더 대단한 풍경이 될지는 상상하기도 힘듭니다. LG화학, GS칼텍스, 여천NCC, 한화솔루션, 롯데케미칼, E1, 금호석유화학그룹, 남해화학, KCC, 바스프 같은 세계 유수의 기업들과 협력업체들이 가득 들어서며 세계 석유화학 산업의 본진 중 하나가 된 여수국가산업단지는 요즘 급변하는 글로벌 에너지산업 환경을 선도할 또 다른 대변신을 준비 중이기도 합니다. 바로 화학연과 함께 첨단 탄소중립 기술을 실증할 ‘탄소중립화학공정실증센터’의 건설이 그 밑그림인데요.     여수 탄소중립화학공정실증센터   탄소중립화학공정실증센터는 화학연을 비롯한 국내 연구소와 기업들이 국가 R&D로 개발해온 탄소중립 화학기술의 빠른 상용화를 지원하게 될 국가 차원의 실증복합시설입니다. 여수는 특히 울산·포항·광양과 함께 우리나라는 물론 세계적인 석유화학·정유·철강산업의 거점인 만큼 탄소중립화학공정실증센터의 출범과 함께 향후 국제적인 탄소중립 기술 상용화 지원 허브가 될 것으로 전망되고 있습니다. 국가 탄소중립 정책의 핵심조직인 화학연과 여수의 콜라보가 기후변화 시대, 이 유서 깊은 역사와 문화와 산업의 도시에 또 어떤 이야깃거리를 더하게 될지 사뭇 궁금해집니다.

화학 칼럼   <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; font-size: 15px; 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; letter-spacing: -0.3px; color: rgb(73, 73, 73); text-align: center;">질소, 너란 녀석은</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; font-size: 15px; 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; letter-spacing: -0.3px; color: rgb(73, 73, 73); text-align: center;">어떤 존재?</h2> 글 | 심보경(경기도융합과학교육원 교육연구사)   지구 대기 상에 가장 많이 있는 기체가 무엇이라고 알고 있지요? 그렇습니다. 질소가 약 78%정도 차지하고 있다고 알려져 있습니다. 다른 별이나 행성과는 다르게 지구에는 질소와 산소가 공기 중 대부분을 차지하고 있지요. 산소는 여러 원소와 반응해서 모습을 많이 변화시키는데요. 질소 분자(N2)는 삼중결합으로 이루어져 있어 안정합니다. 우리 몸에서는 질소가 어떤 역할을 할까요?       예상하셨겠지만, 과자봉지에는 대체로 질소를 충전합니다. 한 때, 과자봉지에 과자보다 질소가 많이 들어있다고 질소를 사면 과자를 준다는 우스갯 소리가 있었던 적도 있지요. 많은 종류의 과자는 튀겨서 만들고 있습니다. 공기로 충전을 하게 되면 공기에 포함된 산소와 과자가 결합하여 산화과정을 거칠 수 있으므로, 반응성이 낮은 질소로 충전을 하는 것이지요. 게다가 습기 조절에도 도움을 줍니다. 눅눅한 과자가 아닌 바삭한 과자는 질소 덕분입니다. 질소 기체는 반응성이 낮고 일정 농도 이하에서는 무해합니다. 그러나 고농도의 질소가스가 유입이 되면 산소 분압이 낮아지면서 산소부족증으로 질식할 수 있습니다. 액체에 녹아 들어가는 기체의 양은 그 기체의 분압에 비례합니다. 일반적으로 우리가 호흡을 하며 들이마시는 질소는 큰 문제가 없으니 안심하셔도 됩니다. 물 속에서는 질소가 문제가 될 수 있어요. 물 속으로 깊이 들어갈수록 질소 분압이 증가하면서 질소마취가 시작될 수 있습니다. 질소의 농도가 높아지면 신경의 정보전달기능을 마비시켜 판단력을 흐리게 하는데요, 처음에는 술에 취한 듯 하다가 점점 기억력, 판단력, 추리력이 흐려지고 심하면 황홀감에 사로잡혀 위험상황에 대처를 못하는 경우가 생깁니다. 이를 질소마취라 합니다. 바닷 속에서는 간혹 이로 인한 문제가 발생하기도 합니다. 가급적 스쿠버다이빙을 하더라도 30m 이상의 깊이로는 잠수를 하지 않도록 권고하고 있어요. 급하게 올라오는 경우는 더 큰 문제 생기기도 합니다. 감압병이라고 아시나요? 잠수병으로 불리기도 합니다. 깊은 곳에 있던 사람이 올라오게 되면 질소 분압이 낮아지면서 혈액에서 폐로 질소가 빠져나오게 됩니다. 혈액 순환이 느린 조직에서는 미처 빠져나오지 못한 질소 기체가 기포를 만들게 되고, 기포들끼리 뭉쳐지면서 가느다란 혈관을 막게 되지요.       질소는 우리 몸에서 다앙한 형태로 흡수되지요. 질소는 아미노산, 단백질, DNA, RNA 들의 구성요소입니다. 아미노산은 단백질의 기본 구성 요소에요. 아미노기와 카복실기로 구성되어 있지요. 아미노산은 염기성인 아미노기(-NH2)와 산성인 카르복시기(COOH)를 모두 가지고 있는 화합물이에요. 단백질을 구성하는 주요 성분이지요. 붙어있는 작용기에 따라 여러 종류의 아미노산이 존재하며 아미노산이 일정한 순서에 의해 결합해서 단백질을 만듭니다. 아미노산이 결합할 때는 물이 빠져나오고, 이것을 펩타이드 결합이라 합니다.   자연에는 20개의 아미노산이 존재하고 있고, 체내에서 합성되는 경우도 있지만 반드시 음식으로 섭취해야만 되는 아미노산을 필수 아미노산이라고 합니다. 음식을 통해서 충분히 필수 아미노산이 공급되지 않으면 체내에서 단백질 합성이 어려워져요.       ？ 공기 중에는 질소가 많지만, 질소 기체는 반응성이 작아 우리 몸에서 질소를 흡수하려면 질소화합물로 변환이 되어야 가능하지요. 이런 과정을 질소 고정이라고 합니다. 대기 중에 다량으로 존재하는 안정된 형태의 질소를 암모니아, 질산염, 이산화질소 등으로 변환하는 과정을 말합니다. 뿌리혹박테리아와 같은 세균은 콩과 식물의 뿌리에 뿌리혹을 만들어 식물과 공생하면서 대기중의 질소를 식물이나 미생믈이 이용 가능한 형태로 전환하는 것이지요. 질소 고정을 생물체만 하는 것이 아니라, 비료공장에서 질소와 수소를 반응시켜 암모니아를 합성하는 방법도 있습니다. 이를 가능하게 한 것이 보슈-하버 법이라는 공법이고요. 이 공법은 비료 제작에 사용되어 식량 생산력을 크게 증가시키게 된 계기가 되었지요.

화학 칼럼   <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; font-size: 15px; 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; letter-spacing: -0.3px; color: rgb(73, 73, 73); text-align: center;">빈대·이·벼룩을 잡으려면</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; font-size: 15px; 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; letter-spacing: -0.3px; color: rgb(73, 73, 73); text-align: center;">‘살충제’가 꼭 필요하다</h2> 글 | 이덕환 (서강대 명예교수, 화학·과학커뮤니케이션)   에써 퇴치했던 빈대(bed bug)가 40년 만에 다시 돌아오는 모양이다. 지난 10월 중순 대구에 있는 대학의 기숙사에서 처음 발견되었다는 소식이 보건소에 신고됐다. 빈대 출현 소식은 곧바로 인천의 찜질방과 부천의 고시원을 거쳐 2주 만에 서울 전역으로 퍼져버렸다. 서울의 25개 자치구 중 18개의 기숙사·고시원·모텔·사우나·찜질방·식당에서도 빈대가 확인됐다. 세계 최고의 보건·위생 환경을 갖춘 선진국인 미국·영국·프랑스도 빈대·이(louse)·벼룩(flea) 때문에 골치를 앓고 있다. ‘공중보건 위기’를 걱정할 정도라고 한다 프랑스 남부 마르세이유에서는 중학교가 빈대 때문에 문을 닫아야만 했다. 심지어 지하철 의자 틈새에서 빈대가 발견되기도 했다. 특히 올림픽 개최를 앞둔 프랑스는 국가적으로 비상이 걸렸다. 가난과 궁핍의 상징이었던 빈대·이·벼룩의 전 세계적인 재확산은 결코 반가운 소식이 아니다. 코로나19 팬데믹 종식으로 해외여행이 부쩍 늘어나고, 경제가 어려워지면서 중고 가구의 유통이 늘어난 것이 직접적인 원인이라고 한다. 빈대·이·벼룩의 귀환이 지구온난화 때문이라는 주장도 있다. 야행성의 작은 해충을 물리적으로 제거하는 일은 불가능에 가까울 정도로 어렵다. 현실적으로 살충제를 이용한 화학적 퇴치 기술을 절대 포기할 수 없다는 뜻이다.     가난과 궁핍의 상징이었던 빈대   성충의 크기가 5밀리미터 정도로 작고 납작한 몸을 가진 빈대는 노린재목에 속하는 곤충이다. 중국이나 동남아에서 음식에 넣는 향신료인 고수와 비슷한 독특한 노린내를 풍겨서 ‘취충’(臭蟲)이라고 부르기도 한다. 빈대는 인류보다 훨씬 먼저 지구상에 등장했다. 공룡이 살았던 중생대에 지구상에 처음 출현한 것으로 알려져 있다. 박쥐를 비롯한 포유류·조류의 피를 빨아먹고 사는 빈대는 현재 세계적으로 75종(種)이 서식하고 있다. 빈대는 기후가 온화한 곳이라면 어디에나 서식한다. 우리나라도 예외가 아니다. 특히 따뜻하게 난방을 하는 실내를 좋아한다. 빈대는 매트리스·가방·가구의 작은 틈새에 숨어서 살다가 날이 어두워지면 사람의 피를 빨아먹는 활동을 시작한다. 모기보다 훨씬 더 많은 양의 피를 빨아먹는 빈대에게 물리는 일은 참기 어려울 정도로 성가신 일이다. 피부 발진과 가려움도 훨씬 더 심하다. 빈대는 주로 생활환경이 열악한 사람들을 심하게 괴롭힌다. 다행히 우리나라에 다시 등장한 빈대는 피부 발진과 가려움을 일으키는 것이 고작이다. 그래도 빈대를 발견하면 보건소에 신고를 해야 한다. 보건소가 빈대 퇴치를 위한 비책(？策)을 가지고 있는 것은 아니다. 주민들을 성가시게 만드는 빈대에 대한 사회적 경각심을 일깨워주는 것이 고작이다. 빈대의 퇴치를 위한 노력은 개인의 몫이 될 수밖에 없다. 빈대와 달리 이와 벼룩은 고약한 감염병을 옮겨주는 매개체다. 이는 ‘감옥열·참호열’이라고 부르기도 하는 티푸스라는 심각한 열병(熱病)을 옮겨준다. 세계보건기구(WHO)의 자료에 따르면 지금도 매년 500만 명이 티푸스 감염으로 목숨을 잃는다. 벼룩은 흑사병(페스트)을 퍼트리는 주범이다. 중세에 전 세계적으로 기승으로 부렸던 흑사병은 더 이상 문제가 되지 않고 있다. 그렇다고 페스트를 일으키는 예르시니아 제스티스라는 균이 지구상에서 완전히 사라진 것은 아니다. 최근에도 중국 등에서 산발적으로 흑사병이 발생했다는 소식이 있었다.       초가삼간을 태워버릴 수는 없다   가구나 벽의 작은 틈새에 숨어서 살면서 늦은 밤이나 새벽에만 활동하는 야행성의 작은 빈대를 퇴치하는 일은 결코 쉽지 않다. 작고 납작한 빈대를 일일이 찾아내서 잡을 수도 없고, 작은 틈새에 숨겨진 빈대의 알을 확실하게 찾아내서 제거하는 일도 만만치 않다. 결국 화학적으로 치명적인 피해를 주는 ‘살충제’(pesticide)에 의존할 수밖에 없다.  전통적인 농약·살충제가 없었던 것은 아니다. 국화과에 속하는 제충국의 꽃을 말려서 만드는 천연 농약이 있었다. 그러나 제충국을 비롯한 천연 농약은 효과도 제한적이었고, 생산량도 턱없이 부족했다. 뛰어난 효능을 가진 살충제를 비롯한 현대적 합성 농약은 20세기 세계대전의 산물이다. 화학공장에서 대량으로 값싸게 생산할 수 있는 합성 농약이 우리나라를 비롯한 선진국에서 성가신 빈대·이·벼룩을 퇴치할 수 있었다. 20세기에 세계 인구를 5배나 늘어날 수 있도록 해준 현대의 화학산업이 두 차례의 참혹한 세계대전을 통해서 급격하게 성장한 것은 역설적인 일이었다. 공장에서 대량으로 생산되는 농약이 핵심 전쟁물자였던 사실도 뜻밖이다. 전투 현장에서 적군의 공격보다 더 두렵고 성가신 것이 치명적인 감염병을 옮겨주는 모기·이·벼룩과 같은 해충이었기 때문이다. 정치인들도 엉뚱한 목적으로 농약에 관심을 갖기 시작했다. 농약으로 해충이 아니라 적군과 유태인을 죽일 수 있다는 사실이 중요했다. 해충을 퇴치하기 위해서 개발한 살충제가 느닷없이 적군을 공격하고, 유태인을 학살하는 가장 효과적인 ‘화학무기’로 변신하기도 했다. 농약을 개발하던 화학자들이 사람을 죽이는 독가스 개발에 동원되는 안타까운 일도 발생했다. 식량 생산에 필수적인 질소 고정법을 개발한 독일의 프리츠 하버가 대표적인 인물이다. 하버가 프랑스와의 전선에서 처음 사용한 염소 독가스의 개발을 주도했다는 소식을 들은 그의 아내 클라라는 스스로 목숨을 포기하는 안타까운 일도 있었다. 빈대 퇴치에 핵심적인 역할을 했던 DDT(다이클로로다이페닐트라이클로로에테인)도 전쟁을 위해 개발된 유기염소계 합성 살충제다. DDT가 곤충의 신경전달 세포를 마비시켜 죽음에 이르게 만든다는 사실을 밝혀낸 것은 스위스의 화학자 폴 뮐러였다. DDT는 제2차 세계대전에 참전한 군인들의 생명을 구해주었다. 말라리아와 발진열(발진티푸스)을 전파하는 이는 물론 빈대와 벼룩의 퇴치에도 탁월한 효능을 발휘했다. 뮐러는 그런 공로로 1948년 노벨 생리의학상을 수상했다. 흰색 분말 형태의 DDT는 1945년부터 농약으로 공급되었고, 1955년부터는 세계보건기구(WHO)가 말라리아 퇴치를 위해 전 세계에 DDT를 대량 살포하는 사업을 시작했다. 경제적으로 넉넉하고, 보건의료 체계가 정비된 지역에서는 DDT를 이용해서 해충 퇴치에 상당한 효과를 거둔 것이 사실이다.   6.25 전쟁 당시 어린이들에게 DDT를 뿌려주고 있다.   우리도 1970년대까지 빈대·이·벼룩을 퇴치를 위해 많은 양의 DDT를 사용했다. 심지어 이(louse)를 퇴치한다는 핑계로 DDT 분말을 직접 몸에 뿌리기도 했다. DDT가 우리를 ‘빈대 청정국’으로 만들어 주었다고 해도 크게 틀리지 않았다. 그러나 무엇이나 지나치면 넘치는 법이다. DDT의 무분별한 사용으로 DDT에 내성을 가진 모기와 빈대·이·벼룩이 등장했다.     자연과의 쉽지 않은 공존   1962년 레이첼 카슨의 ？침묵의 봄？이 출간되면서 DDT의 환경 독성에 대한 관심이 걷잡을 수 없이 증폭되었다. DDT 자체가 인체에 치명적인 피해를 주는 것은 아니다. 다만 자연에서 DDT가 쉽게 분해되지 않고 잔류하는 것이 문제였다. DDT를 합성하는 과정에서 부산물로 생성되는 다이옥신(에이전트 오렌지)의 독성도 심각했다. 결국 1972년 스톡홀름 회의에서 환경 잔류 가능성이 큰 DDT를 비롯한 유기농약에 대한 규제가 시작됐다. 우리도 1971년부터 DDT를 농약으로 사용하지 못하게 했고, 1979년부터는 생산과 사용을 전면 금지해야만 했다. DDT의 사용이 금지된 상황에서 빈대·이·벼룩의 퇴치가 어려워진 것은 사실이다. 다행히 열에 약한 빈대의 경우에는 섭씨 40도 이상의 수증기를 이용할 수 있다. 그러나 환경 독성의 우려가 없으면서 DDT만큼 효과적인 살충제는 개발하지 못하고 있다. 전통적인 천연 살충제는 제충국에 들어있는 피레스로이드 성분을 이용한 빈대 퇴치제를 활용할 수밖에 없는 형편이다. 살충제가 직접 닿기 어려운 작은 틈새에 숨어있는 생태적 특성이 빈대의 퇴치를 어렵게 만드는 가장 심각한 걸림돌이다. 카슨이 ？침묵의 봄？을 통해 일깨워준 것은 농약 자체가 아니라 농약을 핑계로 눈앞의 이익을 챙기기 위해 환경에 미치는 피해를 외면해버린 비윤리적인 농약 제조사였다. 물론 농약 제조사와의 야합으로 권력과 부를 누리던 정치인들의 폐해도 심각했다. 카슨의 주장은 더욱 안전한 농약을 안전하게 생산해야 하고, 환경에 미치는 피해를 최소화하는 방법으로 사용하도록 노력해야 한다는 뜻이다. 그러나 비윤리적인 기업을 위해서 자신들의 재능을 함부로 써버린 화학자들의 책임도 가볍지 않다. 화학자도 환경을 지키는 노력의 선봉에 서야 한다. 그렇다고 건강하고 깨끗하고 안전한 삶을 보장해주는 기술도 함부로 포기해야 한다는 뜻은 절대 아니다. ？