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Magazine Review

Krict 이모저모 다시 돌아온 ‘켐박진로상담소’ 시즌2

KRICT 화학대중화다시 돌아온'케박진로상담소' 시즌2ㅡ국내 유일의 화학 분야 국책 연구기관인 한국화학연구원은 대한민국 남녀노소 누구에게나 쉽고 재미있게 화학의 가치와 역할을 전할 수 있는 콘텐츠 기획에 많은 노력을 기울이고 있습니다.많은 청소년과 학부모들의 인기 속에 새로운 에피소드로 돌아온 켐박진로상담소 시즌2도 그중 하나이지요.솔직하고 현실적인 조언들학생 수 감소로 어려움을 겪는 대학들이 학과 개편과 통합을 서두르고 있다고 합니다. 그런 가운데서도 이공계 학과의 신설은 꾸준히 증가하고 있다는데요. 미래를 고민하는 학생과 학부모들 사이에서도 이공계 진학이 대세로 자리 잡은 지 오래입니다. 하지만 어느 분야가 적성에 맞을지, 어떻게 진로 계획을 세워야 하는지 도무지 알쏭달쏭 궁금한 게 참 많습니다.화학대중화 플랫폼 케미러브(chemilove.krict.re.kr)에서 는 2020년 이런 청소년과 부모들의 고민에 도움이 될 수 있도록 켐박진로상담소라는 유튜브 콘텐츠를 만들어 공개했는데요. 과학기술 전반의 기초이자 허리로 이공계 지원자들의 선호도에서 늘 수위를 놓고 다투는 화학 분야의 젊은 연구자들이 자신의 일과 보람, 애환과 고민을 카메라 앞에서 가감 없이 낱낱이 전했습니다.시즌 1에서는 연구원의 하루를 보여주는 브이로그와 함께 공정, 소재, 의약바이오, 정밀화학 연구분야의 현직 연구원의 토크쇼로 첨단 화학 분야들의 특성과 전망을 알기 쉽게 설명해 전공 선택과 진로 탐색에 어려움을 겪는 학생과 학부모들에게 가뭄 속 단비가 되었는데요. 시청자들은 이공계에 목표가 있는 사람에게 너무나도 좋은 양질의 영상 화학을 공부하면 세상을 보는 또 다른 눈을 갖게 되는구나 등의 댓글을 달며 많은 관심을 나타냈습니다.한층 더 강력해진 시즌2이 같은 호응에 힘입어 켐박진로상담소 시즌2가 다시 선보이게 됐는데요. 올 봄 순차적으로 공개된 5편의 새로운 에피소드는 연구원 입사와 연구원 생활과 관련해 한층 더 현실적이고 구체화된 조언들로 눈길을 끌고 있습니다.화학연 화학대중화 담당자들은 켐박진로상담소 시즌2 제작에 앞서 시청자들의 질문을 모으는 이벤트를 개최 했습니다. 시즌1에서 미처 담지 못한 이야기들을 통해 실제로 화학연 연구자를 꿈꾸는 이들의 궁금증을 보다 속 시원히 풀어드리기 위해서였지요. 작년 11월 진행된 이벤트에는 전국 각지에서 정말 다양한 질문들이 접수되었습니다.켐박진로상담소 시즌2는 그중 가장 빈도수가 높고 공감대가 큰 질문들에 대해 현직에서 근무하는 화학연의 젊은 연구자들이 대답하는 형식으로 구성이 되었는데요. 첫 번째 에피소드에서는 화학연 입사에 대한 구체적인 질문과 답이 이어져, 화학연구원을 꿈꾸는 예비 연구자와 취업 준비생을 위한 토크가 진행됐습니다.정부출연연구기관이 뭐하는 곳인가요? 연구원은 공무원 인가요? 한국화학연구원, 어떤 일을 하나요? 반드시 화학전공이어야 하나요? 꼭 박사 학위가 있어야 하나요? 요구되는 학점은 어느 정도인가요? 필요한 자격증이 있을까요? 자기소개서 작성할 때 팁이 있다면? 채용 절차가 어떻게 되나요? 면접볼 때 기억나는 질문이 있나요? 문과생이 지원해도 괜찮을까요? 화학연구자의 MBTI는?공감가득 번외편 '눈물콧물주의보'이어지는 3개의 에피소드들에서는 한층 더 현실적인 현직 연구자들의 속사정 이야기가 펼쳐졌는데요, 연구자의 하루 일과, 연구원의 분위기와 장단점, 연봉과 워라밸 등 좀처럼 묻고 대답하기 힘든 질문들에도 화학연 연구자들은 거침없이 시원한 대답을 이어갔습니다.이번 켐박진로상담소 시즌2에서 번외편이라 할 수 있는 다섯 번째 쿠키영상 또한 주목을 받았습니다. 화학연의 젊은 연구자들은 오랜 시간 입사를 준비하며 감내해야 했던 어려움들을 이야기하며 같은 길을 걷고 있을 후배들을 위해 진심어린 응원과 위로의 말들을 전했습니다. 대부분의 시청자들 역시 다양한 댓글로 감사와 공감의 마음을 표현했는데요.단순한 정보전달과 습득에서 벗어나 출연자와 시청자들이 함께 울고 웃었던 이번 켐박진로상담소 시즌2는 지난 수 년 간 대중적 공감대 형성을 위해 많은 힘을 기울여온 화학연의 노력이 결코 헛된 것이 아니었음을 확인하는 순간이기도 했습니다. 늘 새로운 시도와 기획으로 과학대중화의 새로운 이정표를 제시해온 화학연은 계속해서 인류의 보물창고인 화학의 역할과 가치를 제대로 알리기 위해 힘쓸 계획입니다. 앞으로도 국민 여러분의 많은 격려와 응원 부탁드립니다.

  • 등록일2022-05-12
  • 조회수27
Krict 이모저모 경험으로서 예술: 보일의 법칙에 대한 재조명

이야기화학사 경험으로서 예술:보일의 법칙에 대한 재조명글 I 백성혜(한국교원대학교 교수, 화학교육과)경험으로서 예술은 교육학자인 존 듀이의 저서를 한글로 번역한 책의 제목입니다. 학생들의 일상적 경험을 중시한 듀이 철학은 학문의 성격을 강조하는 학자들에 의해 공격받으면서 교육에서 사라졌다가오늘날 다시 그 가치와 의미가 주목받고 있습니다. 그 이유는 학문중심 교육을 위해 학생들에게 억지로 원자, 분자, 화학결합, 주기율표의 원소에 대한 암기, 아보가드로 법칙에 의한 화학양론적 계산 등을 가르치면서 역효과가 나서 학생들이 화학을 싫어하게 된 원인을 찾기 시작했기 때문입니다. 이러한 억지 교육은 미래의 화학자 양성에 적신호가 되었습니다.듀이에 의하면 심미적 경험과 일상적인 삶의 긴밀한 관련성을 회복하는 것이 교육의 본질이라고 합니다. 예를 들어 그리스 시대의 아테네인들은 예술과 일상생활에 밀접한 관련을 중시했습니다. 이때 예술에는 과학도 포함됩니다. 그러나 오늘날 과학관이나 미술관 등은 일상적인 경험과 괴리가 있어서 아이들을 데리고 가도 의도한 체험이 제대로 이루어지지 못하는 경우가 많습니다. 예술이나 과학, 수학 등 모든 학문은 예술가나 과학자, 수학자의 전유물이 아닙니다. 듀이에 따르면, 어린아이들도 진정한 애정을 가지고 재료와 연장을 다루는 활동 혹은 실험 기구를 다룬다면 과학 활동에 몰입한다면 전문가와 동일한 경험을 할 수 있습니다. 듀이는 세련된 경험뿐 아니라, 세련되지 못한 경험이라도 진실한 하나의 경험을 할 수 있다면 누구나 심미감을 느낄 수 있다고 했습니다. 모든 활동에서 가장 중요한 것은 결과의 완성도가 아닌 심미감을 느끼는 것입니다.그렇다면 심미감은 무엇일까요? 듀이는 무질서한 혼란 으로부터 질서를 찾는 과정, 갈등으로부터 균형을 찾는 과정에서 심미감이 나온다고 했습니다. 그래서 과학자나 예술가들은 혼란 속에서 오는 저항과 긴장을 피하지 않고 즐깁니다. 이러한 과정 없이 심미감을 체험할 수 없다는 것을 알기 때문입니다. 이 과정은 마라톤 선수가 근육의 고통을 이기면서 달리는 과정에서 엔돌핀이 나오는 것을 경험하는 것과 비슷합니다. 그래서 종종 끊임없이 달리고 싶어하는 마라톤 중독에 걸리기도 합니다. 예술가들도 작품 활동에 대한 중독, 과학자들도 연구 활동에 대한 중독에 시달리는 이유가 이런 심미감을 느끼고 싶기 때문은 아닐까요?예술가는 감성적 체험을 강조하기 때문에 이성적 사고를 하지 않는다거나, 혹은 과학자는 이성만 강조하기 때문에 감성적 체험은 하지 않는다는 사고는 편견입니다. 이와 관련된 사례로 1977년에 노벨화학상을 수상한 일리야 프리고진의 이야기를 소개하고자 합니다. 그에게 깊은 영향을 준 것은 과학 이론에서의 시간과 일상생활에서 우리가 겪고 있는 시간의 차이에 대한 앙리 베르그송의 사상이었습니다. 그의 가족이 그를 법률가로 만들려고 하자, 그는 범죄심리학 책을 공부하면서 뇌의 화학적 조성에 관심을 가지고 마침내 화학자가 되었습니다.화학자였던 일리야 프리고진은 노벨상을 받은 후 철학자이며 사학자였던 이사벨 스텐저스와 함께 새로운 연합이라는 책을 써서 1979년 출판했는데, 그 책은 대단한 파장을 불러 일으켰습니다. 그래서 영어로 번역된 책이 바로 혼돈으로부터의 질서입니다. 이 책은 출간되자마자 세계적인 베스트셀러가 되어 프랑스 정부에 의해 예술과 문화 분야의 최고 훈장을 받게 되었습니다. 과학자가 어떻게 예술가가 될 수 있는가를 보여주는 사례입니다. 그는 비가역 현상에 대한 열역학적 연구를 통해 과학적 사고에서 벗어나 인문학과의 대화, 그리고 인간과 자연의 새로운 대화를 가능하게 했습니다. 그래서 그를 열역학의 시인이라고 부릅니다. 그는 과학적 이론이 우주에 감추어져 있으며, 과학자의 연구 과정을 통해서만 드러난다는 생각은 잘못되었다고 주장합니다. 그리고 과학적 창의성은 예술적 창의성과 조금도 다를 바가 없다고 하였습니다. 그리고 물리학자나 화학자는 본질적으로 작가와 같은 저술가라고 표현하는 것이 옳다고 주장하였습니다. 과학자들이 논문을 쓰는 과정에서 창의적인 저술이 이루어지기 때문입니다. 그의 말은 창의적인 연구를 하고 논문을 작성해 본 화학자들이라면 누구나 공감할 것입니다. 동일한 연구 자료를 가지고도 어떤 연구자가 논문을 쓰느냐에 따라 전혀 다른 형태의 작품이 나오기 때문입니다.이러한 의미에서 재조명해 볼 수 있는 화학자의 활동은 보일의 실험입니다. 리바이어던과 에어펌프라는 제목의 책에서 과학사학자인 새핀과 새퍼가 소개한 내용에 따르면, 에어펌프라는 실험 장치를 고안한 보일의 활동이 잘 묘사되어 있습니다.화학교과서에 제시되는 보일의 법칙에 관련된 입자 모델오늘날 중학교 과학교과서 화학 내용 중 가장 먼저 소개되는 것이 기체의 성질입니다. 이 내용에서는 물질이 눈에 보이지 않는 작은 입자로 되어 있다고 소개합니다. 그리고 입자들의 움직임으로 기체의 부피와 압력에 변화가 일어나는 것을 상상한 입자 모델 그림이 제시되어 있습니다.재미있는 것은 17세기 영국의 왕립학회 회원으로 활동한 보일이 실험을 묘사하면서 입자의 존재에 대해 전혀 언급하지 않았다는 사실입니다. 그는 에어펌프 실험 장치를 활용하여 진공의 존재를 확인했다고 주장했습니다. 이때, 같은 왕립학회 회원이었던 홉스는 보일의 실험적 증명에 대해 날카로운 비판을 했습니다. 즉, 진공 개념을 정의하지 못한다면 그것을 발견하는 것도 불가능하다는 것입니다. 과학 개념이 먼저인가? 관찰을 통한 증명이 먼저인가? 이러한 논쟁의 핵심은 진공의 존재가 입자의 존재와 같은 이야기라는 것을 이해할 때에만 가능합니다. 물질을 이루는 가장 작은 입자가 존재한다면, 그 입자와 입자 사이에는 아무것도 존재할 수 없습니다. 즉, 진공이 있어야 합니다. 만약 최소 입자가 없다면 물질은 계속 쪼개질 수 있으니 진공은 없어도 됩니다. 아무것도 없는 것의 존재를 의미하는 진공 개념은 기원전부터 시작하여 2000년간 지속한 논쟁거리입니다. 고대 그리스 철학자 아리스토텔레스는 "자연은 진공을 싫어한다. 따라서 자연은 공간을 공허한 채로 두지 않으며, 어떠한 물질이라도 이용하여 당장 그 공간을 채우려 해서 진공이란 있을 수 없다."라고 주장하였습니다. 이 주장 때문에 17세기까지 사람들은 원소설로 물질의 특성과 변화를 설명하였습니다. 화학의 발달이 진공 개념에 발 묶여 버린 것입니다. 그래서 오랫동안 유럽 과학을 지배해 온 원소설을 믿고 있던 홉스는 보일의 주장에 펄쩍 뛰었던 것입니다. 그런데 이로한 홉스의 태도에 대한 보일의 반응은 상당히 창의적이었습니다. 그는 진공 개념부터 정의하라는 홉스의 주장을 무시하고, 자신의 실험 장치를 작동시키는 과정을 왕립학회 회원들에게 공개하였다. 물론 그가 초청한 회원들은 자신과 친분이 있는 사람들이었으며, 홉스는 제외되었습니다. 홉스도 그 장치의 작동을 보고 싶어 했지만, 그의 공격을 받고 싶지 않았던 보일은 절대로 홉스를 초청하지 않았습니다. 물론 그 장치는 여러 가지 결함을 가지고 있어서 실제로는 제대로 작동되지 않았습니다. 그런데도 보일은 이러한 기계적 결함을 수정한다면 진공을 관찰할 수 있다고 주장하였고, 실험에 참관한 회원들은 그의 주장을 받아들였습니다. 그래서 보일의 법칙은 왕립학회에서 인정하는 과학적 발견이 되었고, 오늘날 과학교과서에 제시되게 된 것입니다. 그리고 홉스는 과학 실험도 모르면서 과학자를 공격한 사람으로 기록되었습니다. 이러한 역사적 기록을 뒤집어 홉스의 논리적 타당성을 살펴본 것이 리바이어던과 에어펌프의 내용입니다. 이 책을 보면, 실험이라는 경험을 예술, 즉 과학으로 승화시킨 보일의 창의적 작업을 이해할 수 있습니다. 그런 점에서 별다른 생각 없이 받아들였던 보일의 법칙을 다시 생각해 보게 됩니다.

  • 등록일2022-05-12
  • 조회수26
Krict 이모저모 방향제도 건강에 위험할 수 있다

화학 팩트체크 방향제도 건강에위험할 수 있다글 | 이덕환(서강대 명예교수, 화학과학커뮤니케이션과)  악취를 제거해준다는 방향제가 불티나게 팔리고 있다. 실내의 공기나 옷에서 나는 퀴퀴한 악취를 상큼하게 바꿔주는 방향제가 우리의 생활환경을 크게 개선시켜줄 수 있는 것은 분명한 사실이다. 그러나 방향제가 사람들이 싫어하는 악취를 완전히 제거해주는 것은 아니다. 오히려 방향제를 함부로 사용하다가 엉뚱한 피해가 발생할 수도 있다. 방향제의 기능을 정확하게 파악하고, 반드시 필요한 경우에만 제한적으로 사용하는 지혜가 꼭 필요하다. 실내 공간이 좁은 자동차에서 사용하는 방향제는 특히 경계해야 한다. 더운 여름철에 자동차의 실내 온도가 지나치게 올라가면 문제가 더욱 심각해질 수 있다. 방향제를 사용할 경우에는 반드시 환기에 특별히 신경을 써야만 한다.  냄새가 건강을 지켜준다코의 점막에 있는 후각 세포를 통해서 느끼는 냄새는 공기 중에 떠다니는 물질에서 비롯된다. 특별한 구조의 분자가 코의 후각상피조직에 있는 후각 수용체 세포에 결합되면서 생성된 신경 신호가 뇌에 전달되어 냄새를 인식하게 된다. 사람의 코에는 대략 1000 종류의 후각 수용체가 있는 것으로 알려져 있다. 사람이 기억하는 냄새의 종류는 대략 1만 가지 정도라고 한다. 미국의 리차드 액셀과 린다 버크는 우리가 냄새를 인식하는 화학적 과정을 밝혀낸 공로로 2004년 노벨 생리의학상을 수상했다. 호흡을 통해서 흡입된 유해물질이 다시 호흡기를 통해서 배출되지 못하면 몸속으로 흡수되거나 폐포에 달라붙어서 심각한 피해를 발생시킬 수 있다. 결국 냄새는 우리가 호흡하는 공기 중에 인체에 유해한 성분이 들어있는지를 확인시켜주는 역할을 한다. 물론 냄새로 유해물질을 가려내는 기능이 완벽한 것은 아니다. 인체 발암성이 확인되어 1군 발암물질로 분류되는 벤젠의 냄새를 좋은 냄새로 인식하기도 했다. 벤젠을 방향족 화합물로 분류 하는 것도 그런 이유 때문이었다. 우리가 특정한 냄새를 싫어하는 것은 단순히 감정적인 문제가 아닐 수도 있다. 불쾌하게 느끼는 악취 성분 중에는 우리의 건강에 심각한 피해를 주는 경우도 있다. 실제로 달걀이 썩는 것과 같은 고약한 냄새를 풍기는 암모니아나 황화수소는 사람의 목숨을 앗아갈 수 있을 정도의 맹독성 물질이다. 지난 10년 사이에 밀폐된 작업장에서 발생한 중독 사고로 사망한 316명 중에서 황화수소에 의한 사망자가 80%나 된다. 견디기 어려울 정도로 심한 악취를 애써 참고 견디는 것은 절대 바람직한 일이 아니다. 악취가 심한 곳에서 작업을 할 때는 반드시 방독면을 쓰거나 철저한 환기로 악취를 제거해야 한다. 냄새를 위험 예방 목적으로 활용하기도 한다. 메탄이 주성분인 도시가스나 프로판과 부탄이 주성분인 액화석유가스(LPG)가 실내로 누출되면 심각한 폭발이 일어날 수 있다. 그래서 도시가스나 LPG에는 역겨운 냄새가 심한 황 화합물을 부취제로 혼합해서 공급한다. 도시가스나 LPG의 역한 냄새는 매우 중요한 위험 신호인 셈이다.   좋은 냄새도 경계해야악취는 대부분 실내에 곰팡이가 피거나 박테리아에 의한 부패가 진행되는 경우에 발생한다. 물론 악취가 외부에서 유입될 수도 있다. 날씨가 더워지면 불쾌감은 더욱 심각해진다. 심한 악취가 단순히 삶의 질을 떨어드리는 정도가 아니라 건강을 해치는 요인이 될 수도 있다. 곰팡이나 부패에서 발생하는 악취는 특별히 조심할 필요가 있다. 그래서 실내의 악취는 반드시 원인을 찾아내서 완벽하게 해결해야만 한다. 방향제는 휘발성 방향(芳香) 성분을 이용하는 제품이다. 식물이나 동물에서 채취한 값비싼 천연향도 있지만, 공장에서 대량으로 합성하는 값싼 합성향도 많이 사용한다. 방향제는 방향(芳香) 성분을 휘발성 용매에 섞어놓은 제품이 대부분이다. 단순한 증발 현상을 이용하기도 하고, 압축 기체를 이용해서 에어로졸로 분무시키는 제품도 있다. 전통 의례나 종교 의식에서 사용하는 향초(香草)와 향(香)은 연기에 섞여 나오는 방향 성분을 활용하는 방향제다. 화장품으로 분류되는 향수(香水)도 방향 성분을 에탄올과 같은 용매에 녹인 방향제다. 방향제는 환기가 쉽지 않은 실내에서 비교적 간단하게 악취 문제를 해결해주는 유용한 제품이다. 그러나 방향제나 향초가 실내의 나쁜 냄새를 완전히 해결해주는 기적의 제품은 아니다. 단순히 강한 향기를 이용해서 후각을 마비시켜버림으로써 사람들이 더 이상 나쁜 냄새를 인식 하지 못하도록 만들어줄 뿐이다. 악취의 원인이 되는 물질은 여전히 실내에 남아있게 된다는 뜻이다.   방향 성분을 이용한 아로마 요법도 있는 것은 사실이다. 식물의 꽃이나 열매에서 방출되는 아로마가 건강에 도움이 될 수는 있다. 특히 불안한 마음을 진정시키는 등의 심리적 효능을 확인했다는 학술논문은 쉽게 찾아볼 수 있다. 그렇다고 아로마 요법이 누구에게나 반드시 효능이 있는 것은 아니다. 대부분의 의약품이 그렇듯이 아로마의 경우에도 개인적인 취향이나 건강 상태에 따라 효능이 크게 달라질 수 있다. 체질적으로 아로마에 심한 거부감을 나타내는 사람도 있다. 누구나 방향제의 냄새를 좋아하는 것은 아니다. 우리의 냄새에 대한 취향은 성장 과정에서의 학습이나 개인적 경험에 따라 달라지는 사회적이고 문화적인 특징을 가지고 있다. 그래서 청국장 냄새를 구수하게 느끼는 사람도 있지만, 심한 거부감을 느끼는 사람도 있기 마련이다. 더욱이 향기 물질의 농도가 너무 짙어지면 거부감을 느끼는 사람들이 더 많아지는 것이 일반적이다. 방향제에 포함된 향기 물질이나 용매에 대해 생리적으로 심각한 거부감을 경험하는 사람도 있다. 익숙하지 않은 화학물질에 대해 면역 체계가 필요 이상의 거부감을 나타내는 화학물질과민증도 있다. 그런 환자들이 경험하는 고통이 상상을 넘어선다. 그래서 작업장의 관리자가 진한 향수를 회피할 수 있도록 해주어야 한다는 제도를 시행하는 국가도 있다. 천연향과 합성향의 구분은 의미가 없다. 바나나 냄새가 나는 방향제나 식품첨가제로 많이 쓰는 아세트산 아이소아밀은 실제로 바나나에도 들어있는 천연물이다. 화학적으로 합성했다고 해서 독성을 나타낸다는 주장은 근거가 없는 것이다. 합성향의 독성이 더 강하다는 주장도 옳지 않다. 악취의 원인을 확실하게 제거하거나 지속적으로 환기를 시키는 것이 최선의 방법이다. 향초나 방향제는 어쩔 수 없는 경우에 제한적이고 일시적으로 사용할 수 있는 임시방편일 뿐이다. 그나마도 너무 자주, 너무 오래 사용하면 반드시 문제가 생긴다. 특히 호흡기눈피부에 부담이 된다. 그래서 향초를 장시간 켜두거나, 방향제를 밀폐된 실내에 지속적으로 방출하는 자동 분무장치는 절대 바람직하지 않다. 향초나 방향제에 의한 공기 오염도 경계해야 한다. 향초의 경우에 반드시 주의해야 할 또 다른 문제가 있다. 향초를 연소시키는 과정에서 파라핀이 불완전 연소돼 발생하는 미세초미세 먼지의 양이 적지 않다. 특히 향초의 심지가 지나치게 길어지면 눈에 보일 정도로 검은 그을음이 발생하기도 한다. 파라핀이나 방향 성분이 높은 온도에서 분해되어 만들어지는 독성 오염 물질도 있다. 향초의 경우에는 화재에도 신경을 써야 한다. 아무도 없는 실내에 향초를 켜둔 상태로 장시간 방치하는 것은 매우 위험한 일이다. 향초에 사용하는 유리나 플라스틱 재질의 일회용 싸구려 용기는 결코 믿을 것이 될 수 없다. 향초 불꽃의 열에 의해 쉽게 깨지거나 심하게 변형될 수 있기 때문이다. 용기가 깨지거나, 용기에 균열이 생겨서 열에 녹은 파라핀이 외부로 흘러나오면 심각한 화재로 번질 수 있다.

  • 등록일2022-05-12
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Krict 이모저모 플라스틱 쓰레기, 폐기물에서 친환경 자원으로

지구를 지켜라 플라스틱 쓰레기,폐기물에서 친환경 자원으로  별 생각 없이 버려온 플라스틱 쓰레기 문제가 결국 지구 환경과 인류의 건강을 동시에 위협하는 부메랑으로 되돌아오고 있습니다. 소각이나 매립에서 발생하는 대량의 이산화탄소, 미세먼지에 이어 사람의 폐에서도 미세플라스틱이 나오기 시작한 것입니다.   플라스틱의 역습지난 4월 영국 일간지 가디언의 보도에 따르면 헐요크 의대 연구팀이 살아 있는 사람의 폐에서 미세플라스틱을 확인했습니다. 그간 숨진 사람을 부검한 폐 조직에서만 발견됐던 미세플라스틱 입자가 살아 있는 환자들에게서 검출된것입니다. 더 놀라운 것은 폐 수술을 받은 13명 환자의 대부분인 11명에게서 미세플라스틱 성분이 발견됐다는 사실입니다. 지난해 브라질에서 사망자를 대상으로 진행된 연구에서는 20명 중 13명에게서 미세 플라스틱이 검출됐습니다. 연구진들은 특히 미세플라스틱 입자가 코와 기도에서 걸러질 것이라는 예상과 달리 폐 하부 깊숙한 곳에서 발견되고 있는 점에 더 우려를 나타냈는데요. 이는 미세플라스틱이 호흡기뿐만 아니라 뇌와 심장으로도 침투가 가능하다는 것을 의미하고 있기 때문입니다. 실제로 이보다 한 달 전 네덜란드 연구팀이 발표한 논문에서는 건강한 성인 22명 중 17명의 혈액에서 측정 가능한 수준의 미세플라스틱이 확인되기도 했는데요. 성분별로 보면 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)가 50%, 스티로폼 재료인 PS(폴리스타이렌) 36%, 식품포장재로 많이 쓰이 는 PE(폴리에틸렌) 23% 순이었습니다.ㄱ  돌고 돌아 결국 인류에게로세계의 환경 관련 단체들은 이미 꽤 오래 전부터 무분별하게 사용되고 버려지는 플라스틱 쓰레기의 위험성을 경고했습니다. 세계식량농업기구(FAO)는 2017년 보고서에서 현재 전 세계의 플라스틱 누적생산량이 약 83억 톤, 2050년경에는 340억 톤에 이를 것으로 예상한 바 있습니다. 세계경제포럼과 UN 등은 이 가운데 25% 이상을 차지 하는 플라스틱 포장재의 상당 부분이 바다로 흘러들어 해양생물뿐만 아니라 먹이사슬을 통해 인류의 생명까지 위협하게 될 것이라 전망해왔는데요. 플라스틱 쓰레기의 잠재적 위험성이 실제로 속속 현실 화되며 각국 정부와 기업들은 불필요한 플라스틱 사용을 줄이기 위해 안간힘을 쓰고 있습니다. 우리나라 역시 대형마트와 편의점 등의 비닐봉투 무료제공에 이어 올해 부터는 카페 등 매장 내의 일회용 플라스틱 컵 사용을 전면 금지하는 등 플라스틱 제품 사용에 대한 규제를 강화하고 있습니다. 이와 함께 플라스틱 폐기물을 보다 친환경적으로 재활용하려는 노력도 계속되고 있습니다. 현재 가장 손쉬운 플라스틱 재활용 방법은 여러 재질이 혼합된 폐플라스틱을 분류, 세척, 파쇄해서 재가공하는 기계적 재활용 기술입니다. 하지만 이런 물리적 방법은 상품가치도 떨어지고 재활용 횟수도 제한적일 수밖에 없습니다. 플라스틱 폐기물을 고온에서 분해한 뒤 액체연료나 가스로 활용하는 방법도 있지만, 대기오염물질이 발생하는 저급 연료라는 게 문제입니다. 화석연료 규제정책이 점점 더 강화되고 있는 마당에 이를 역행할 수는 없는 노릇입니다. 피할 수 없다면 되돌려라 현재 플라스틱의 가장 이상적인 재활용 방법으로 주목을 받고 있는 것은 플라스틱을 원료 상태로 되돌리는 화학적 재활용 기술입니다. 폐플라스틱을 소재 합성 이전의 원료로 완전히 되돌려 무한 재사용이 가능하도록 하는 것이지요. 이를 위해서는 우선 해중합(解重合) 기술이 필요합니다. 기초원료물질인 단량체들을 합쳐 큰 분자 덩어리로 만든 플라스틱을 원래의 단량체들로 분해하는 것입니다. 하지만 해중합 기술에도 제약이 있는데요. 바로 큰 비용이 필요한 공정입니다. 반응 조건이 고온고압인 데다 오염물질 제거에도 많은 에너지 사용으로 채산성이 낮아지는 것 입니다. 또한 해중합을 통해 얻은 단량체에 인체에 유해한 유기물이나 금속 불순물이 남을 가능성도 있어 상용화가 더딜 수밖에 없었습니다.  이에 따라 화학연은 가장 많이 사용되는 플라스틱 소재 중 하나인 PET를 저온에서 적은 에너지로도 완전히 분해할 수 있는 친환경 해중합 원천기술을 개발해왔습니다. 기존에 주로 쓰이던 촉매보다 저렴하고 독성이 낮은 촉매로 100℃ 이하에서 경제적이고 안전하게 폐플라스틱을 원료물질로 재생시키는 자원 순환형 기술이지요. 이 기술은 한 국내기업에 기술이전돼 연간 1만 톤 규모의 실증설비 구축이 한창인데요. 화학연 연구진은 더욱 고난도의 기술이 필요한 유색 PET와 폴리에스터 섬유 등의 해중합 연구에도 박차를 가하고 있습니다. 또한 이렇게 해중합된 PET 단량 체를 미생물을 이용해 의약품 원료로 재탄생시키는 연구도 활발히 진행 중입니다.   혁신적이고 지속가능한 소재로가볍지만 덩치가 커서 분리수거, 재활용 모두 골치가 아픈 스티로폼은 현재 우리나라에서만 한 해 수만 톤 이상의 폐기물이 발생하고 있는데요. 스티로폼은 전체 부피의 98%가 공기층이 단 2%만이 원재료인 폴리스타이렌입니다. 아주 작은 양의 폴리스타이렌에 탄화수소가스를 주입해 크게 부풀리는 것이지요. 따라서 재활용을 하려면 먼저 부피를 확 줄여야 합니다. 이를 위해 현재 주로 사용되는 방법은 톨루엔 같은 유해물질을 사용하거나 고온의 열을 가하는 것입니다. 화학연은 이런 기존공정의 문제를 해결하기 위해 친환경 용매와 상온에서 폐스티로폼을 녹여 부피를 줄이고, 다시 친환경적인 촉매를 이용해 기초원료물질인 스타이렌 단량체를 생산하는 공정을 개발 중인데요. 화학연은 플라스틱 쓰레기를 원래의 원료물질로 되돌리는 자원화 기술뿐만 아니라 문제의 싹을 아예 잘라내기 위한 연구에도 주력하고 있습니다. 낙하산만큼 질기면서도 땅 속에서 완전히 분해되는 생분해성 플라스틱과 바이오 플라스틱, 플라스틱을 분해하는 미생물을 찾아 해중합 효소를 대량생산하는 연구 등이 그것인데요. 인류의 생활상을 크게 발전시켰지만 이제 천덕꾸러기가 된 플라스틱을 화학의 힘으로 개과천선시켜 착하고 건강한 제2의 플라스틱 시대를 열고자 하는 것입니다.

  • 등록일2022-05-12
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Krict Research KRICT 2022년 1분기 간추린 NEWS

KRICT NEWS2022년 조직성과목표 협약식ㅡ화학연은 3월 21일 행정동 중회의실에서 2022년 조직성과목표 협약식을 개최했다. 이 자리를 통해 화학연은 2022년 새로운 국가이슈의 해결에 적극적으로 기여하여 국책연구원으로서 새로운 가치를 창출하는 한 해를 만들기 위해 각 조직별 성과목표를 수립하고 이를 달성하기 위한 구체적 노력에 대해 합심할 것을 다짐했다. 또한 연구원 중장기 인력운영 전략을 실천해 모든 소속원들이 적재적소에서 최대한의 능력을 발휘할 것을 약속했다. 화학연은 3년째 지속되고 있는 코로나19 사태의 어려운 상황속에서도 국책연구기관으로서 국가사회적 문제를 해결하기 위한 연구개발 책무를 적극적으로 이행한 결과 연구원의 위상을 높인 세계적 수준의 연구성과들을 다수 창출한바있다.KRICT NEWS인공지능 물성 예측 시스템 및 소재 데이터 표준화 기술협력 협약식화학연은 1월 18일 화승그룹의 정밀화학 기업 화승케미칼(대표 우석훈)과 점접착제 소재 데이터 표준화와 인공지능 모델 개발을 위한 전략적 기술협력을 체결했다. 이번 기술협력은 신발산업용 점접착 소재에 데이터 기반 소재정보학(MI)과 인공지능(AI) 기술을 접목해 개발 과정을 획기적으로 개선하는 것을 목표로 한다. 화승케미칼은 점접착소재 물성 데이터 구축, 화학연은 소재 데이터 표준화와 인공지능 모델 개발을 각각 맡는다. 화승케미칼은 신발용 접착제품 분야에 있어 'OSA'(One Side Adhesive)라는 세계적인 기술과 상표권을 보유하고 있으며 현재 관련 제품을 글로벌 제조사에 공급 중이다. 화학연은 소재 데이터 표준화 분야에 오랜 경험과 인공지능 기반 물성 예측 시스템 관련 특허를 보유하고 있다.KRICT NEWS차세대 바이오헬스산업 및 관련 분야 업무협약 체결식화학연은 4월 12일 화학연 2층 대회의실에서 한남대 이광섭 총장과 차세대 바이오헬스산업 및 관련 분야 업무협약 체결식을 개최했다. 양 기관은 차세대 바이오헬스산업 인재육성과 공동사업에 협력하고, 학부대학원생들의 현장실습과 캡스톤디자인 상호협력도 추진키로 했다. 또한 화학연 연구진과 한남대 교수진의 공동연구를 실시하고 보유 장비와 시설도 공동 활용하기로 했다. 화학연과 한남대는 이번 협약을 통해 의약바이오연구본부와 신약파이프라인연구단, 신약기반기술연구센터, 감염병 치료제연구센터 등 의약분야 협력을 도모해나갈 계획이다.KRICT NEWS폐PET의 메탄올리시스를 통한 재생 단량체 및 테레프탈레이트 유도체 제조 기술이전 협약식화학연은 3월 21일 행정동 중회의실에서 2022년 조직성과목표 협약식을 개최했다. 이 자리를 통해 화학연은 2022년 새로운 국가이슈의 해결에 적극적으로 기여하여 국책연구원으로서 새로운 가치를 창출하는 한 해를 만들기 위해 각 조직별 성과목표를 수립하고 이를 달성하기 위한 구체적 노력에 대해 합심할 것을 다짐했다. 또한 연구원 중장기 인력운영 전략을 실천해 모든 소속원들이 적재적소에서 최대한의 능력을 발휘할 것을 약속했다. 화학연은 3년째 지속되고 있는 코로나19 사태의 어려운 상황 속에 서도 국책연구기관으로서 국가사회적 문제를 해결하기 위한 연구개발 책무를 적극적으로 이행한 결과 연구원의 위상을 높인 세계적 수준의 연구성과들을 다수 창출한 바 있다.

  • 등록일2022-05-12
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Krict Research 코로나19 변이, 현장에서 신속하게 검출한다

KRICT 온새미로* 온새미로는 있는 그대로, 자연 그대로라는 뜻의 순우리말입니다. 코로나19 변이,현장에서 신속하게 검출한다CEVI 융합연구단 ?(좌)연구팀이 개발한 진단 기술을 시연한 장면 (왼쪽이 정상 항원, 오른쪽이 변이 항원)/ (우) 코로나19 변이 항원 현장 신속진단 기술을 개발한 화학연 CEVI 융합연구단 연구팀 (좌로부터 이종환 선임연구원, 김홍기 책임연구원) 코로나19 변이 바이러스가 전세계적으로 유행하고 있는 상황에서, 국내 연구진이 코로나 19 변이 항원을 검출할 수 있는 현장 신속진단 기술 개발에 성공하였다. 화학연 신종바이러스(CEVI) 융합연구단(단장: 김범태) 김홍기이종환 박사 연구팀은 ACE2-항체 조합의 결합력 차이를 이용해 코로나19 바이러스 정상 항원뿐만 아니라, 변이 항원을 구분하여 검출할 수 있는 진단 기술을 개발하였다. 코로나19 바이러스는 알파, 베타, 델타, 오미크론 등 다양한 변이가 발생하고 있으며, 변이에 따라 전파율과 치사율에 차이가 있어 변이 바이러스의 검출은 매우 중요하다. 하지만 현재 코로나19 변이 바이러스의 검출은 긴 시간과 큰 비용이 발생하는 유전자 증폭이나 서열분석을 통해서만 가능한 상황이다. 따라서 변이 바이러스를 현장에서 신속하게 검출할 수 있는 진단 기술 개발이 필요하다. 이에 화학연 신종바이러스 융합연구단 바이러스진단팀은 현재 코로나19 항원 신속진단키트와 동일한 임신 진단키트 형태를 활용하여 코로나19 정상 항원뿐만 아니라 변이 항원을 현장에서 신속하게 검출하고 변이 바이러스를 구분할 수 있으며, 체내 코로나19 중화항체의 형성 여부 확인에도 활용이 가능한 기술을 개발하였다. 연구팀은 코로나19 스파이크 1 단백질의 정상과 변이 항원 모두에 높은 결합력을 갖는 항체를 발굴해 붉은색으로 표지하고, 정상 항원에만 높은 결합력을 갖는 항체를 발굴해 청색으로 표지 후 이들을 ACE2와 짝을 이루어 항원 신속진단 기술에 적용하였다. 그 결과 코로나19 정상 항원인 경우 보라색으로, 변이 항원인 경우에 분홍색으로 각각 검출되었다. ACE2-항체 기반 코로나19 변이 항원 및 중화항체 검출 기술 모식도 이번 연구결과는 코로나19 알파, 베타 등의 변이 항원 구분에 의미가 있으며, 이 기술을 활용할 경우 델타나 오미크론과 같은 변이 바이러스의 항원 또한 현장에서 신속하게 검출 및 구분할 수 있을 것으로 기대된다. 연구결과에 앞서 연구팀은 지난 해 7월 코로나19 바이러스 인체 감염 수용체인 ACE2를 이용한 신속진단 기술을 웰스바이오(주)에 기술이전하였고, 두 기관의 협업 하에 인체 감염 코로나 바이러스 범용 신속진단 기술 개발을 지속 추진 중에 있다. 화학연 이미혜 원장은 이번 연구결과는 현장에서 코로나19 변이 바이러스를 현장에서 신속하게 검출할 수 있다는 점에서 큰 의미가 있어, 이를 계기로 향후 새로운 코로나19 변이 바이러스와 신종 코로나 바이러스 출현을 대비할 수 있기를 기대한다.고 말했다. 위 연구는 과학기술정보통신부 국가과학기술연구회 산하 화학연 미래선도형 융합연구단사업, 한국연구재단 국민생활안전긴급대응사업으로 공동 수행됐다. 연구팀의 연구결과는 화학분석 분야 세계 최고수준 저널인 Biosensors(Impact factor:10.618)에 지난 1월 게재되었다.

  • 등록일2022-05-12
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Krict Research 표적 단백질 분해기술 활용 신약개발 심포지엄 개최

KRICT 온새미로* 온새미로는 있는 그대로, 자연 그대로라는 뜻의 순우리말입니다. 표적 단백질 분해기술 활용신약개발 심포지엄 개최의약바이오연구본부 표적 단백질 분해기술 활용 신약개발 심포지엄에서 개회사 중인 화학연 이미혜 원장한국화학연구원과 한국생명공학연구원은 표적 단백질분해기술(Target Protein Degradation, TPD) 기반 글로벌 혁신 신약개발 동향과 전략을 주제로 3월 30일 오후 1시 20분부터 화학연 디딤돌 플라자 강당에서 공동 심포지엄을 개최했다. 이번 행사는 실시간 중계와 현장 참석을 병행하는 온오프라인 하이브리드 방식으로 진행됐다. 표적 단백질 분해기술은 체내 단백질 분해시스템을 모방한 화합물을 이용해 질병 단백질을 분해제거하는 기술이다. 전통적인 방식으로 치료가 어려웠던 질병 단백질을 원천적으로 제거하거나 기존 약물에 대한 내성을 극복할수 있는 새로운 치료법으로 주목받고 있다. 우리 몸 속 세포 내 단백질들은 제 기능을 수행한 후, 수 시간에서 수일 내에 자연적으로 분해된다. 이 단백질 분해 과정 중 하나로 체내의 유비퀴틴-프로테아좀 시스템이 있다. 제 역할을 다 한 단백질 옆에 유비퀴틴 (Ubiquitin)이라는 물질 여러 개가 표식처럼 붙고, 이 표식을 가진 단백질만 골라서 프로테아좀(Proteasome) 이라는 물질이 해당 단백질을 분쇄기처럼 분해해버리는 시스템이다. 이 과정에서 E3 리가아제 라는 특정 효소가 단백질에 유비퀴틴을 달아주는 역할을 한다. 즉, 질병 단백질과 E3 리가아제 효소가 연결되면 질병 단백질이 자연스럽게 분해될 수 있는 것이다. 이 둘을 연결해주는 기술이 바로 표적 단백질 분해기술(Target ProteinDegradation, TPD)로, TPD 기술에는 프로탁 기술, 분자접착제 기술 등이 있다. 화학연과 생명연은 2015년부터 2020년까지 국가과학기술연구회 창의융합사업을 통해 공동연구를 수행해왔으며, 다수의 표적 단백질 분해 신약 후보물질을 개발해 국내기업에 기술이전했다. 2022년부터는 양 기관의 기본사업으로 관련 연구가 수행되고 있으며, 표적 단백질분해 기술을 글로벌 수준으로 향상시키기 위한 연구를 지속하고 있다. 양 기관은 본 심포지엄에 Amgen, Kymera 등 글로벌 해외기업 및 국내 산학연 리더를 초청하고, 단백질 분해기술 기반 신약개발 최신 연구 동향과 기술정보를 공유하는 자리를 마련했다. 표적 단백질 분해(TPD)기술의 일종인 프로탁 기술 원리이날 심포지엄에서는 화학연 이미혜 원장의 개회사와 생명연 김장성 원장의 환영사, 이창윤 과학기술정보통신부 기초원천연구정책관의 축사를 시작으로 화학연 황종연 박사의 단백질 분해기술 기반 신약개발에 대한 연구발표가 진행됐다. 이후 세션 1에서는 해외 연사로 암젠(Amgen)의 민재기 박사가 표적 단백질 분해에 대한 새로운 접근법을 주제로 발표하고, 키메라(Kymera)의 조학렬 박사가 표적 단백질 분해 기반 신약을 위한 E3 리가아제 효소 연구에 대해 발표했다. 한국생명공학연구원의 김정훈 박사는 E3 리가아제 효소들간의 분해력을 주제로 발표했다. 세션 2에서는 포항공과대학의 임현석 교수가 특정물질(N-데그론) 활용 표적 단백질 분해 개발에 대해, 오토텍 권용태 대표가 표적단백질 분해 기술의 일종인 오토탁(AUTOTAC) 플랫폼을 주제로 발표하고, 유빅스테라퓨틱스의 서보광 대표는 표적 단백질 분해 기술 활용 약물개발의 시사점에 대해 발표했다. 화학연 이미혜 원장은 개회사에서 코로나19 팬데믹을 겪으면서 전세계가 기술패권 경쟁 시대로 접어들며 신약개발의 중요성이 그 어느 때보다 강조되고 있다. 표적단백질 분해기술은 최근 신약개발 업계에서 활발한 투자와 연구가 진행되고 있는 분야로, 오늘 심포지엄을 통해 국내 산학연 연구자의 관련 기술 개발 역량을 강화하고 글로벌 연구협력 네트워크가 확대되기를 기대한다.고 말했다. 향후 양 기관은 신약개발 분야의 미래 핵심 기술로서 표적 단백질 분해(TPD) 기술 개발을 가속화하고 산학연공동연구 및 기술사업화를 추진할 계획이다.

  • 등록일2022-05-12
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Krict Research 4D 프린팅용 형상기억 신소재 기술 개발

KRICT 온새미로* 온새미로는 있는 그대로, 자연 그대로라는 뜻의 순우리말입니다.4D 프린팅용 형상기억신소재 기술 개발화학소재연구본부4D 프린팅용 형상기억 신소재 기술을 개발한 화학연 연구팀(좌로부터 김용석 센터장, 김동균 선임연구원, 박성민선임연구원)전 세계적으로 4D 프린팅 기술에 대한 관심이 고조되고 있는 가운데, 국내 연구진이 4D 프린팅용 고분자 신소재를 개발하는데 성공했다. 화학연 김용석김동균박성민 박사 연구팀은 최근 발표된 연구에서 자가치유 및 재활용이 가능한 4D 프린팅용 형상기억 비트리머 신소재를 개발했다. 연구팀이 개발한 형상기억 비트리머 소재는 4D 프린팅 기술을 활용한 맞춤형 의료기기, 소프트 로봇, 형상가변 전자기기 등에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.전체적인 연구 내용 모식도4D 프린팅은 3D 프린팅에 자가 변환 및 자기 조립 등 의 개념이 더해진 것으로, 간단하게는 외부 자극에 스스로 반응하는 스마트 소재를 활용하여 프린팅된 3차원 구조체가 특정 조건 하에 스스로 변형을 일으키는 기술이다. 이러한 4D 프린팅 분야에서 형상기억 고분자는 초기의 고분자 형태를 기억하여, 적절한 자극에 의해 변형된 형태로부터 본래의 모습으로 되돌아오는 스마트 고분자 핵심소재이다. 한편 향후 3D/4D 프린팅 시장이 확대되면 전세계적으로 다량의 가교 고분자 폐기물이 축적될 것으로 전망되어, 기존에 구축된 3D 프린팅 공정에 바로 적용가능한 재활용 가능 다기능성 고분자 소재 개발이 시급한 상황이다.그동안 전 세계 연구진이 4D 프린팅용 형상기억 고분자 신소재 개발에 나섰지만, 단량체가교제의 과다 사용 및 프린팅 공정상 손실 등의 단점을 극복하지 못하였고, 3D프린팅 과정에서 가교된 소재를 손쉽게 재활용할 수 있는 기술 개발의 문턱 또한 넘지 못했다. 이에 한국화학연구원 연구팀(과학기술정보통신부 지정 스마트화학소재 4D 프린팅 연구단)은 현재 3D 프린팅용 필라멘트 소재로 활용되고 있는 상용 고분자의 2차례 기능성 가교반응을 통해 형상기억 비트리머 신소재를 합성했다. 연구팀은 가교구조 제어를 통해 형상기억 비트리머 소재의 형상기억-회복 특성을 조절하는 것은 물론이고, 열에 의한 자가치유 및 재성형 등 다양한 기능을 가진 신소재를 개발하였다.이번에 개발한 신소재를 테스트한 결과, 필름 형태의 소재에 흠집을 낸 후, 고온 열처리한 지 30분이 지나자 자가 치유되는 것으로 확인되었다. 또한 가교 구조를 지니고 있음에도 잘 게 부서진 필름형태의 소재를 고온에서 강한 압력으로 찍어내는 프레스 공정을 통해 원래의 상태로 되돌려 재활용할 수 있게 되었다. 또한 필라멘트 압출 성형 및 4D 프린팅도 가능하다. 신소재를 필라멘트 압출기에 넣어주면 깨끗한 필라멘트를 얻을 수 있으며, 3D 펜을 사용하여 형상기억 및 회복이 가능한 3D 구조체를 간단하게 제조할 수 있다.이번 연구결과는 과학기술 분야 국제학술지 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)2021년 12월호 표지논문으로 게재됐다.이번 기술 개발로, 소재 분야 관련 기업과의 적극적인 협업을 통해 4D 프린팅 실용화를 위한 핵심기술을 선점할수 있을 것으로 전망된다. 또한 소재의 자가치유 및 재활용 공정 또한 가능하여, 향후 발생가능한 다량의 가교 고분자 폐기물 저감에도 기여할 것으로 기대된다. 화학연 이미혜 원장은 이번 연구를 통해 개발한 기술은 값싼 상용 고분자로부터 고부가가치 형상기억 비트리머 소재를 합성하는 플랫폼 기술로, 맞춤형 의료기기 등 다양한 응용분야에 폭넓게 활용될 수 있기를 기대한다.라고 말했다. 이번 연구결과는 과학기술 분야 국제학술지 어드밴스드 사이언스(Advanced Science) 2021년 12월호 표지 논문으로 게재됐다.또한 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 소재융합혁신기술개발사업, 미래기술연구실 사업, 한국화학연구원 기본사업의 지원을 받아 수행됐다.

  • 등록일2022-05-12
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Krict Research 전기 자동차용 전고체 전지 개발 기술이전 협약식 개최

KRICT 온새미로* 온새미로는 있는 그대로, 자연 그대로라는 뜻의 순우리말입니다. 전기 자동차용 전고체 전지 개발기술이전 협약식 개최화학소재연구본부  '전고체 고분자 전지' 기술이전 협약 조인식전 세계 친환경 전기차 판매 대수가 2025년 기준으로 1,690만대를 넘어설 것으로 예상됨에 따라, 전기차용 고안전성 배터리 시장의 성장 가능성 및 경제적 파급효과가 무궁무진할 것으로 전망되는 가운데, 국내 연구진이 상용화가 가능한 전고체 전지용 ①고분자 고체 전해질 및 ②전극 핵심 기술을 개발하여 기술이전했다. 화학연은 에너진(주)(대표 장진숙)과 2월 25일 화학연에서 전고체 고분자 전지 기술이전 계약 체결식을 개최했다. 이날 행사에는 화학연 이미혜 원장, 에너진(주) 장진숙 대표 등 관계자 8명이 참석했다. 화학연 강영구석정돈김동욱 박사 연구팀은 ①기존 고체 전해질의 한계를 뛰어넘는 높은 이온 전도도와 유연성을 지닌 고분자 고체 전해질 및 ②계면 안정성과 전기화학 안정성이 우수한 복합전극 기술을 적용한 전고체 고분자 전지 개발에 성공했다. 에너진(주)은 당사가 보유한 역량과 화학연의 전고체 고분자 전지 기술을 접목하여, 전지 성능 향상 및 전지 제조 자동화 공정 개발을 통해 전고체 고분자 전지 상용화를 목표로 하고 있다. 기존의 리튬이온 전지의 전해질이 액체 상태로 온도변화나 외부 충격에 의해 불안정하게 되면 화재 위험이 있는 반면, 전고체 전지는 전해질을 포함한 모든 구성요소가 고체로 이루어지고 있어, 화재와 폭발을 방지할 수 있는 강점을 지닌 고안정성 차세대 전지로 주목받고 있다. 특히, 고체 전해질 중 고분자 고체 전해질은 발화 및 폭발로부터의 안전성 이외에도, 경제성, 공정의 편의성, 플렉서블 소자에 적용 가능성 등의 여러 장점으로 인해 전고체 전지의 핵심 전해질로 손꼽히고 있다. 하지만, 기존의 고분자 고체 전해질은 상온에서 리튬이온전도도가 낮고 전극과의 안정한 계면 형성이 어려워 이차전지의 성능이 하락하는 문제는 전고체 고분자 전지의 상용화에 걸림돌이 되었다. 이에, 화학연 연구팀은 고분자 고체 전해질의 분자를 구조 제어하여, ①리튬 이온 전도도를 향상시킨 고분자 고체 전해질과 ②복합전극 설계를 통한 계면 안정화 기술을 확보하여 고안정성 전고체 고분자 전지 기술을 개발하였다. 먼저, 연구단은 일종의 그물망 형태(가교구조)로 이온 전도성 고분자 가소제가 서로 연결되도록 설계하여, 리튬이온의 전도성 및 유연성이 우수하며, 대량 합성이 가능한 ①고체 고분자 전해질을 개발하였다. 또한 전고체 전지의 성능을 저하시키는 요인 중인 하나인 전극과 전해질 계면에서의 이온전달 저항을 최소화하면서도 안정적인 전지 구현을 위해 이온전도성 바인더와 전극 활물질이 유기적으로 통합된 복합전극을 설계하였다. 해당 연구팀은 이차전지 핵심소재에 대한 우수한 연구역량과 원천 기술 및 특허를 보유하고 있으며, 다양한 기관과의 협력을 바탕으로 기술 개발 노하우를 축적하고 있다.가교 중합으로 형성된 그물망 내부에서 이온전도성 고분자 가소제가 서로 연결되도록 설계하여 리튬이온 전도성 및 유연성이 우수한고체 고분자 전해질을 합성하였다. 또한 전극/전해질 계면에서의 계면저항을 최소화하여 계면 안정화를 구현하도록 이온전도성 바인더와전극활물질이 유기적으로 통합된 복합전극을 설계하였다. 특히 해당 연구단이 보유하고 있는 고분자 고체 전해질의 설계, 합성, 제조 및 전극/전해질 계면 안정화 제어 기술은 세계적으로도 손꼽히는 기술이다. 본 연구팀은 에너진(주)과의 공동 연구를 통하여 기존의 전고체 전지 기술이 가지고 있는 제조 공정의 문제점을 해결하여 전고체 전지의 상용화에 주도적 역할을 수행할 계획이다. 화학연 이미혜 원장은 화학연 기보유 연구역량과 관련 기업과의 협력을 통한 전고체 전지의 원천기술 확보를 바탕으로, 에너지 및 기후 변화 문제 해결에 기여하고 국가 기술 경쟁력을 강화할 수 있기를 기대한다.고 말했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 원천기술개발사업 국가핵심소재연구단(단장: 석정돈)과 한국화학연구원 기본사업의 지원을 받아 수행됐다.

  • 등록일2022-05-12
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Krict Research 귀금속 없이 암모니아 분해해 수소 생산하는 저가 고효율 촉매 공정 개발

KRICT 온새미로* 온새미로는 있는 그대로, 자연 그대로라는 뜻의 순우리말입니다.귀금속 없이 암모니아 분해해 수소 생산하는저가 고효율 촉매 공정 개발 화학공정연구본부 개발된 암모니아 분해용 촉매 반응 모식도 및 기존 촉매와개발 촉매의 암모니아 분해효율을 비교한 그림화학연은 값싸고 풍부한 금속인 니켈을 활용해 암모니아 분해 수소 생산 공정의 상용화 가능성을 높인, 저비용 고효율 촉매 제조 기술을 개발했다. 수소는 신재생 에너지로 각광받고 있어 전세계적으로 수소의 생산, 저장, 운송 기술 개발이 이루어지고 있다. 이중 암모니아 분해 수소 생산 기술은 운송이 어려운 수소 대신 암모니아를 먼저 운송해온 다음 이를 수소로 전환할 수 있어 주목받고 있다. 암모니아를 수소로 전환하기 위해서는 촉매를 이용해서 암모니아를 분해하는 화학반응이 필요하다. 이 반응에 필요한 촉매로는 귀금속인 루테늄이 가장 우수한 성능을 나타내는 것으로 알려져 있다. 하지만 루테늄은 희소 금속으로서 가격이 비싸기 때문에 이를 대체할 수 있는 촉매 기술이 전세계적으로 개발되고 있다. 대체 촉매로 보통 니켈이 연구되고 있는데, 루테늄을 쓸때보다 최대 70배 정도 낮은 가격으로 촉매를 공급할 수 있다. 하지만 니켈 촉매는 암모니아 분자와의 상호작용이 약해 상대적으로 성능이 떨어지며, 암모니아 분자를 활성화하기 위해서는 600℃ 이상의 고온이 필요하다는 단점이 있다. 따라서 전세계적으로 니켈 촉매의 성능을 높이기 위한 연구가 진행 중이다.  암모니아로부터 수소생산용 비귀금속계 촉매를 개발한 연구진.좌부터 화학연 화학공정연구본부 김영민 박사, 채호정 박사, Do Quoc Cuong 박사, 김거종 박사.화학연 채호정 박사팀은 간편한 제조 공정으로 암모니아 분해 효율을 높일 수 있는 새로운 니켈 촉매 공정 기술을 개발했다. 연구팀은 세륨 이온, 알루미늄 이온, 니켈 이온을 한꺼번에 반응시키는 간편한 공정으로 새로운 촉매를 만들었다. 합성된 촉매는 세륨(Ce)이 소량 포함된 알루미나(Al2O3) 지지체 표면에 니켈이 고르게 분산돼 결합한 구조를 가지고 있다. 연구팀은 양이온과 음이온 포함 물질들을 물에 넣고 한번에 반응시키는 양이온-음이온 이중 가수분해(CADH, cataion-anion double hydorolysis) 원리를 이용한 간편한 원팟(one-pot)공정으로 촉매를 합성하여 공정의 효율을 향상시켰다. 새로운 합성법을 활용하면 니켈이 지지체에 고르게 분산되고, 지지체와 니켈의 결합력이 강해져 촉매 성능이 높아진다. 새로운 촉매는 기존 보고된 니켈 촉매와 비교해 최고 수준의 암모니아 분해효율*을 나타냈다. 또한 몇몇 루테늄 촉매와도 동등한 수준이거나 그 이상의 암모니아 분해효율을 보여서, 루테늄을 대체할 수 있는 저렴한 상용 촉매로서의 가능성을 보여줬다. 또한 100시간 이상의 내구성 실험에서도 안정적인 성능을 보였다. 화학연 화학공정연구본부 채호정 박사팀은 위 연구결과를 에너지환경 분야 세계 상위 1% 저널인 응용촉매 B-환경(Applied Catalysis B-Environmental) 최신호에 발표했다. 화학연 채호정 박사는 이번에 개발한 암모니아 분해 촉매는 비귀금속으로서, 기존의 비싼 귀금속 촉매의 응용한계를 극복했다. 다소 높은 반응온도 열원 공급이 가능한 제철, 시멘트 등의 다양한 산업공정과 연계해, 향후 그린 수소 사회를 위한 수소 생산 응용 공정 개발이 활발하게 이뤄질 것으로 기대한다.고 전망했다. 이번 연구는 화학연 기본사업 및 산업자원통상부의 산업기술알키미스트프로젝트, 신재생에너지핵심기술개발 사업의 지원을 받아 수행되었다.

  • 등록일2022-05-12
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Krict Research 폐플라스틱을 원재료로 되돌리는 저온 재활용 기술 개발

KRICT 온새미로* 온새미로는 있는 그대로, 자연 그대로라는 뜻의 순우리말입니다.폐플라스틱을 원재료로 되돌리는저온 재활용 기술 개발화학공정연구본부'폐PET의 메탄올리시스를 통한 재생 단량체 및 테레프탈레이트 유도체 제조' 기술이전 협약식에 참석한 각 기관 참석자들최근 전 세계가 탄소배출량 감축을 위한 환경규제 강화와 플라스틱 순환 경제 체제 전환을 추진하고 있는 가운데, 국내 연구진이 상온에서 폐플라스틱을 화학적으로 분해하여 플라스틱 합성 이전 원료로 완벽하게 되돌릴 수 있는 핵심원천기술을 개발하여 기술이전했다. 화학연은 (주)리뉴시스템(대표 이종용)과 2월 23일 화학연에서 저온에서 폐PET를 완전분해할 수 있는 해중합 기술이전 협약식을 개최하였다. 이날 행사에는 화학연 이미혜 원장, (주)리뉴시스템 이종용 대표 등 관계자 6명이 참석했다. 화학연 조정모 박사 연구팀은 폐플라스틱 재활용 분야에서 해중합 기술 상용화에 최대 걸림돌이었던 에너지 사용량과 경제성 문제를 극복할 수 있는 ▲저온 해중합 기술과 ▲이를 연계하여 적은 양의 에너지만으로 다양한 고수율고순도고부가 단량체를 제조 가능한 플랫폼 생산 기술 개발에 성공했다.(주)리뉴시스템은 이번 계약에 따라 석유화학 기반 플라스틱의 원료를 대체할 수 있는 재생 단량체 제조에 응용할 계획이며, 다양한 특수 플라스틱 합성을 위한 고부가 첨가제원료 제조기술로 활용할 예정이다. 현재, 폐PET 재활용 산업에서는 기존 플라스틱의 화학 구조를 유지한 채 오염된 플라스틱을 분류파쇄세척하는 과정을 거쳐 물리적으로 재가공하는 '비순환형 재활용 기술'이 주로 활용되고 있었다. 하지만 이런 '기계적 재활용' 기술은 기존 플라스틱 제품보다 품질이 떨어지고 재활용할수 있는 횟수도 제한적인 단점이 있다.PET의 저에너지 메탄올리시스 촉매 반응이 때문에 기존 플라스틱 제품과 동등한 품질을 가지면서도, 소재 합성 이전의 원재료로 완전히 되돌려 무한 반복 재활용이 가능한 '화학적 재활용' 기술이 대안으로 주목받고 있다. 다만, 고온고압 반응조건에서 수행되는 해중합 반응 특성과 오염물질 제거를 위해 많은 에너지가 요구되는 공정의 특성상 채산성이 낮아 상용화가 더디게 이루어지고 있다.이에 연구팀은 폐플라스틱 중 일상생활에서 흔히 접할 수 있는 폐PET병이나 폐폴리에스터 섬유를 상온에서 매우 적은 양의 에너지만으로도 완전히 분해하여 재원료화 함으로써, 기존 석유 유래 제품을 완벽하게 대체할 수 있는 자 원 재순환형 기술(메탄올리시스 반응기술)을 개발하였다. 연구팀은 기존 해중합 기술이 고온고압 조건에서 수행되기 때문에 에너지 소비가 심하고, 오염물질에 의한 단량체 제품의 수율이 낮아지는 문제 극복을 위해 상온에서 높은 반응성을 나타내는 저가 촉매를 반응에 적용하고 부반응을 제어할 수 있는 공정기술을 도입해 고부가 단량체인 디메틸테레프탈레이트(dimethyl terephthalate, 'DMT')를 고수율고순도로 제조할 수 있는 기술을 개발하였다. 또한, 제조된 DMT를 반응중간체로 사용하여 100℃ 이하의 저온에서 다양한 고부가 재생 단량체를 제조할 수 있는 플랫폼 기술을 개발하였다. 이는 최소한의 공정변수 조절과 투입원료의 변경만으로 동일한 공정에서 다양한 제품을 생산할 수 있는 운전 특성으로, 재생원료의 가격이나 시장수요의 변동에 유연하게 대처할 수 있는 다목적 친환경 소재 제조공법이다.연구팀은 그 외에도 유색저급 PET 및 폐폴리에스터 섬유등을 재활용할 수 있는 다양한 기술을 개발하여, 폐플라스틱 화학적 재활용 기술의 국산화뿐만 아니라 해외 기술시장 진출까지 노릴 수 있는 상용 해중합 공정기술 개발에 박차를 가하고 있다. 화학연 이미혜 원장은 이번 성과는 전 세계적으로 대두되고 있는 폐플라스틱의 환경오염 문제를 완화하고, 전량 수입에 의존하던 기존 석유화학제품 원료를 폐자원으로부터 얻을 수 있다는 점에서 큰 의미가 있는 만큼, 국내 플라스틱 화학산업의 지속 가능성 확보와 세계시장 진출 또한 가능한 해중합 기술이 될 것으로 전망한다.라고 말했다. 화학연은 이번 연구성과를 (주)리뉴시스템에 기술이전하여, 파일롯 규모의 연속 실증설비(PET 처리 기준, 연간 10,000톤 규모) 구축을 진행하고 있다. (주)리뉴시스템은 연내 공정 최적화를 마무리할 예정이며, 축적된 시제품 생산 경험을 바탕으로 2023년에는 안정적인 생산설비의 개념 완성과 함께 본격적인 사업화를 준비할 계획이다. 이번 연구는 화학연 기본사업의 지원을 받아 수행됐다.

  • 등록일2022-05-12
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