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Magazine Review

Krict 이모저모 톡톡 튀는 화학의 매력2022 화학창의 콘텐츠 공모전

화학대중화-----------------톡톡 튀는 화학의 매력2022 화학창의 콘텐츠 공모전KRICT 매거진 독자 여러분 안녕하세요! 어느새 새내기 티를 벗고, 화학연 공식 캐릭터로 열일 중인 케미(Chemie)입니다. 오늘 전해드릴 소식은 여러분에게도 제게도 모두 특별한 의미가 있는 행사입니다. 바로바로 2022 화학창의콘텐츠 공모전 이야기입니다.2년차 케미의 변신 대작전그러고 보니 문득 1년 전 이때가 생각나네요. 감사하게도 꿈에 그리던 화학연에, 그것도 최초의 공식 캐릭터로 임명돼 두근두근 떨리던 마음으로 여러분께 첫 인사를 드리던 기억 말이죠. 목소리만 컸지 유리 비커도 여럿 깨먹고, 실험 데이터도 날려버리고, 하는 일마다 허둥지둥 어설프고 실수투성인 데도 마냥 귀엽다, 잘 한다 격려해주신 여러분의 무한 응원 덕분에 오늘의 제가 있게 되었습니다. 이 자리를 빌려 저를 아껴주신 화학연 선배님들과 팬 여러분, 또 소속사 식구들. 아 이런 죄송합니다. 무슨 수상 소감도 아닌데 제가 그만 엉뚱한 이야기들을 늘어놓고 말았네요. 너무 울컥하고 감개무량했던 탓이니 부디 너그럽게 이해해주시기를 바랍니다. 데헷!애니웨이, 오늘 전해드릴 2022 화학창의 콘텐츠 공모전 소식에 제가 흥분했던 것은 저 케미가 작년 공모전 출신이란 이유도 있지만 무엇보다 한 해 만에 몰라볼 정도로 더욱 참신하고 알찬 대국민 프로젝트로 돌아왔다는 점 때문입니다. 2014년 화학 UCC 공모전으로, 국민과 함께 호흡하는 화학대중화의 일환으로 처음 시작된 화학창의 콘텐츠 공모전은 매년 새로운 형식과 주제로 열리며 국내 대표 과학 공모전으로 빠르게 자리를 잡았습니다. 지난해 화학창의 콘텐츠 공모전은 캐릭터와 영상의 2개 부문으로 나뉘어 진행됐는데요.특히 화학의 특징과 재미를 마스코트로 친근하게 표현하는 캐릭터 부문은 국내 유일의 화학 분야 국책연구기관인 화학연의 대표 캐릭터를 뽑는다는 상징성 때문에 학생부터 일반인까지 그야말로 뜨거운 관심의 대상이 될 수밖에 없었습니다. 그런 치열한 경쟁을 뚫고 최종 선발된 게 바로 저 케미였던 것이니 제가 흥분을 하겠습니까, 안하겠습니까, 여러분!더 새롭게, 더 친근하게화학반응으로 스스로 빛을 내는 반딧불이를 닮은 제 얼굴에는 화학 분야 연구를 통해 삶의 질을 향상시키고 인류의 미래를 밝게 비춰온 화학연의 정체성이 고스란히 담겼는데요. 지난 1년 간 굿즈와 애니메이션, 웹툰, 전시회, 블로그, 인스타그램, 페이스북, 유튜브 등 다채로운 무대에서 활동하며 탄소중립부터 소재부품장비, 감염병까지 국가와 사회 문제 해결에 기여하는 화학의 가치를 널리 알리는 데 많은 기여를 했습니다. 동시에 화학에 대한 잘못된 상식과 편견을 바로잡는 콘텐츠들을 우리 사회 구석구석까지 실어 나르며 화학의 중요성에 대한 국민적 인식을 새롭게 하는 데도 적잖은 역할을 했지요.이런 뛰어난 활동상 덕분에 올해 열린 2022 화학창의 콘텐츠 공모전에서 이모티콘과 웹툰카드뉴스 두 부문에서 저 케미를 활용한 응모작들을 받게 되었답니다. 이모티콘 부문에서는 케미를 활용해 16종의 모션형 또는 정지형 이모티콘을 제작해야 했는데요. 누가 봐도 저라는 것만 알 수 있다면 피부색, 표정, 행동, 옷차림과 액세서리 등은 자유롭게 변화를 줄 수 있도록 하였지요.웹툰카드뉴스 부문에서는 화학연의 연구성과를 소개하는 내용, 우리 삶 속에 함께하는 화학의 긍정적 역할과 가치를 알리는 내용, 화학을 쉽고 재미있게 설명하는 내용 중 하나를 선택해 4컷 이상의 스토리텔링 콘텐츠로 출품하도록 했습니다. 특히 이번 공모전은 공모전 참가자들의 자유로운 소통과 정보 공유에도 각별한 신경을 쓴 점이 돋보였는데요. 카카오톡플러스친구(@화학창의콘텐츠 공모전)를 통해 공모전을 준비하며 생기는 궁금증을 언제든 자유롭게 물어볼 수 있도록 한 것이지요. 또한 서로 모르는 참가자들끼리도 각자의 재능을 합쳐 팀으로 도전할 수 있도록 별도의 오픈카카오톡을 준비하기도 했습니다.카카오톡으로 모여라지난 8월 8일부터 9월 15일까지 열린 2022 화학창의 콘텐츠 공모전은 홈페이지(www.chemistrycontest.co.kr)를 통해 접수된 다수의 응모작들에 대한 심사가 진행되었습니다. 심사는 예선심사, 네티즌 투표, 전문 심사위원단의 심사를 거쳤는데요. 지금도 꼬집어주고 싶을 만큼 귀여운 저 케미가 올해 공모전을 통해 얼마나 더 깜찍하고 매력적인 모습으로 거듭날지 주변의 기대가 하늘을 찔렀답니다.수상작은 케미러브 홈페이지에서 확인할수있으며 11월에 열리는 시상식에서는 입선, 장려상, 우수상, 최우수상, 그리고 대상 수상자들에게는 각각 20~200만 원의 상금이 수여될 예정이라고 하니 마지막까지 여러분의 많은 관심과 성원 부탁드립니다.한편 화학과 현대 사회는 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 미세먼지 같은 특별한 계기가 없으면 맑은 공기의 소중함을 깨닫지 못하듯, 화학의 소중함 역시 대중의 큰 관심사가 아닐 때가 더 많습니다. 이에 따라 화학연은 국내 화학산업과 과학문화 발전을 견인하는 국내 유일의 화학 관련 국책연구기관으로서 화학의 가치 재정립과 대국민 소통에 오랜 시간 많은 힘을 쏟았습니다.특히 2010년 이후 더욱 활발해지기 시작한 화학연의 화학대중화 노력은 2015년 당시 정부출연연구기관 중 유일하게 3년 연속 교육기부대상을 받은 것을 필두로 화학대중화 캐치프레이즈 공모전, 당시로서는 새로운 미디어였던 유튜브를 활용한 실험 소개 영상, 화학창의콘텐츠 공모전 개최 등 더욱 신선하고 참신한 기획들을 선보이며 많은 관심을 받아 왔는데요.모처럼 만에 마스크를 벗어던지고 얼굴 가득 상쾌한 바람을 즐기는 2022년 가을, 한층 새로워진 2022 화학창의 콘텐츠 공모전이 화학연의 화학대중화 날갯짓에 더 큰 힘을 불어넣는 새 바람이 되기를 기대합니다.

  • 등록일2022-11-02
  • 조회수48
Krict 이모저모 아르키메데스와 아보가드로

이야기 화학사-----------------아르키메데스와 아보가드로글 | 이덕환(서강대 명예교수, 화학과학커뮤니케이션과)글 | 백성혜(한국교원대학교 교수, 화학교육과)나는 예술의 가장 중요한 덕목이 심미감이라고 생각한다. 심미감(aesthetic sensiblity)은 세상에 존재하는 것들을 아름답고 풍요롭게 받아들이는 능력이다. 아름다움을 향유하는 감성은 교육을 통해 발달하지만, 과학을 배우면서 심미감을 느끼는 사람이 얼마나 될까?내가 아는 과학자 중에 심미감을 온몸으로 표현한 과학자는 아르키메데스다. 그는 원주율, 지레의 원리, 부력 등 현대에도 중요한 다양한 개념을 만들었기 때문에 수학자, 천문학자, 물리학자, 공학자, 심지어 그를 철학자로 부르기도 한다. 이 글을 쓰는 나는 그를 화학자로 부르려 한다.내가 그를 처음 만난 것은 중학교 2학년 과학 수업에서 물질의 고유한 성질을 배울 때였다. 물질의 고유한 성질 중 하나인 밀도는 물질의 부피와 질량을 알면 구할 수 있다. 그리고 읽기 코너에 아르키메데스가 왕관이 순금인지 아닌지 밝히기 위해 목욕탕의 욕조에 들어가 물이 넘치는 것을 보고, 불규칙한 물체(왕관)의 부피를 측정하는 방법을 깨닫고 왕관의 문제를 해결할 수 있게 된 것이 너무 기뻐 유레카!하고 외치며 벌거벗고 길로 뛰어나갔다는 이야기가 나온다. 수천 년간 사람들의 입방아에 오르내릴 만큼 그 사건은 인상적이지만, 기원전 3세기에 일어난 이 사건을 200년이 지난 기원전 1세기에 비투르비우스가 기록하여 오늘날까지 전해지는 것이다. 그래서 우리는 이 사건을 비투르비우스가 묘사한 대로 받아들인다. 하지만 이 단원을 배우는 중학교 때에는 아르키메데스가 느낀 심미감을 도저히 공감할 수 없었다. 밀도 공식을 외우고 문제를 푸는데, 그저 양념으로 들어간 에피소드 정도로만 받아들였다.내가 아르키메데스를 다시 만난 것은 쇠로 만든 배가 왜 물 위에 뜨는지에 대한 논의를 하면서였다. 과학 교사들은 쇠의 밀도는 같기 때문에 이 문제를 부력으로 해결하였다. 쇠공보다 쇠로 만든 배에 부력이 더 크게 작용하기 때문이라는 것이다. 부력 개념을 만든 과학자가 바로 아르키메데스이다. 그는 밀도 개념으로 왕관 문제를 해결한 화학자에서 부력을 발견한 물리학자로 바뀌었다. 그런데 유체에 잠긴 물체의 부피에 해당하는 유체의 부피만큼 물체의 무게가 가벼워진다는 부력의 개념에는 물체와 유체의 부피가 중요하다. 왕관의 문제를 해결할 때에도, 부력의 개념을 만들 때에도 아르키메데스는 물체의 부피에 대한 관심을 지속적으로 가지고 있었다. 혹은 아르키메데스에 대한 내 관심의 초점이 물체의 부피 측정이었는지도 모른다. 그에 대한 내 관심의 마지막은 그의 묘비명이었다. 그의 묘비명은 단순한 세 도형을 합한 것인데, 원기둥 속에 꽉찬 구, 그리고 원뿔을 그린 것이다. 이 그림을 보면, 이 도형의 부피비가 3:2:1이라는 것을 직관적으로 느낄 수 있는데, 아마도 아르키메데스는 글자나 수학을 모르는 사람들도 이 도형을 보고, 심미감을 느끼도록 묘비명에 새긴 것이 아닐까 싶다.나는 아르키메데스의 묘비에 그 많은 업적을 제치고 단순한 세 도형의 부피비를 제시한 것에 충격을 받았다. 그러나 여전히 아르키메데스는 물체의 부피에 관심이 있었음을 깨달았다. 물체의 부피와 질량의 관계에 대한 관심은 화학자의 특성이 아닐까? 그가 불규칙한 물체의 부피 측정 방법을 모르다가 욕조 안에 잠긴 자신의 몸 부피만큼 물이 차오르는 것을 보고 방법을 찾았다는 비투르비우스의 해석은 오류가 있을 것이라고 생각한다. 아르키메데스는 그 방법을 몰라서가 아니라, 그 방법으로는 정확한 부피 측정이 안 된다는 것을 알았기 때문에 고민한 것이다. 실제로 물속에 왕관과 같이 부피 큰 물체를 넣으면 표면장력 등의 문제로 물이 올라간 높이나 넘치는 양으로 부피를 정확하게 측정하기 어렵다. 그래서 가능한 한 좁은 관과 같은 메스실린더를 사용해야 하지만, 왕관의 크기를 고려하면 그 방법을 사용할 수가 없다.나는 아르키메데스가 욕조에 들어가 발견한 것은 부력을 이용하면 정확한 부피 측정을 할 수 있겠다는 깨달음이라고 생각한다. 결국 부력도 물체의 부피와 관련이 있기 때문이다. 그래서 그가 발견한 것은 저울의 측정 도구인 지레를 물에 넣어서 부피 측정 도구로 바꾼 것이다. 만약 왕관이 순금이 아니라면, 질량이 순금과 같을 때 부피는 순금보다 크거나 작을 것이고, 그렇다면 물속에서 균형이 깨져서 기울어지게 되기 때문이다. 그는 물체가 물속에서 뜨는 정도가 그 물체의 부피와 관련이 있다는 것을 착안하고 너무 기뻐서 유레카를 외치고 욕조를 뛰어 나온 것이 아닐까?그가 물체의 부피에서 느끼는 심미감의 최정점은 역시 묘비명에 있는 도형의 부피비일 것이다. 그런데 그가 원의 면적을 구하고 높이를 곱해서 원기둥의 부피를 구하기 위해 원의 면적을 구하는 방식에는 무시(ignorance)가 존재한다. 즉 원을 잘게 쪼개서 호를 거의 삼각형과 유사한 형태로 만든 다음 이를 삼각형 면적을 구하는 방식으로 계산하면서 남은 호의 면적을 무시한 것이다. 삼각형 면적은 1/2밑면높이인데, 높이는 원의 반지름으로 보고, 밑면은 1로 치면 1/2r이 된다. 이러한 삼각형의 개수가 원의 지름인 2r 만큼 있으니, 원의 면적은 1/2r2r 이므로 r2이 된다. 원기둥의 부피는 여기에 높이(h)를 곱하면 되는데, 묘비명의 원기둥 높이는 같은 지름을 공유하는 구와 동일해야 하기 때문에 h=2r이다. 따라서 원기둥 부피는 r22r 이므로 2r3이 된다. 여기서 내가 놀랐던 것은 원의 호와 삼각형이 엄연히 다른데, 어떻게 삼각형 면적 구하는 방식으로 원의 면적을 구할 수 있었을까 하는 점이었다. 그러나 이 정도의 놀람은 다음 부피를 구하는 방식을 이해하는 과정과 비교하면 별 것도 아니다. 원뿔의 부피는 원기둥 부피의 1/3이어야 한다는 것을 알기 위해서는 원기둥이 아니라 직육면체를 가지고 생각해야 한다. 사각뿔 3개를 합치면 직육면체가 된다. 그리고 직육면체가 점점 더 다각형이 되어가다가 원이 되어도 기둥과 뿔의 관계는 유지되므로 원기둥과 원뿔의 부피비는 3:1을 유지한다.더욱 어려운 것은 구와 원뿔의 부피 관계인데, 원기둥의 단면적의 변화 비율을 인식해야 한다. 조금 사고를 단순화하기 위해 원기둥 안에 반지름을 높이로 하는 원뿔이 두 개 맞물려 있다고 가정하자. 원뿔의 부피는 밑면적높이이므로, 작은 원뿔 2개나 큰 원뿔 하나나 부피는 동일하다. 높이가 원의 반지름인 한 원뿔의 경우만 살펴보자. 원뿔의 단면적이 넓어질수록 구의 단변적이 좁아지고, 원뿔 끝 쪽으로 이동할수록 구의 단면적은 커진다. 이 두 관계의 규칙성을 살펴보면 구의 단면적은 원기둥에서 원뿔의 단면적을 뺀 것과 같다. 그러므로 단면적들을 합하여 전체 부피를 구성한다고 보았을 때 원기둥에서 원뿔의 부피를 빼면 구의 부피가 나온다. 그래서 원기둥의 부피가 2r3이라면 구의 부피는 4/3r3 이고, 원뿔의 부피는 2/3r3이 된다. 이 도형의 부피 구하는 공식을 장황하게 설명한 이유는 단면적의 변화율로부터 전체 부피비를 구하는 과정에서 높이가 없는 단면적이 쌓여서 높이를 가진 물체의 부피를 계산했기 때문이다. 이것을 기하학에서 창발이라고 부른다. 점들이 모여 선이 되고, 선들이 모여 면이 되고, 면들이 모여 부피를 만드는 과정에서 존재하지 않았던 특성이 나타나는 것이다.창발적 사고는 1980년에 복잡성 과학의 탄생과 함께 나타났다. 예를 들어 단백질 분자는 생명이 아니지만, 단백질이 모여 생명체가 구성된다. 개별 단백질이 가지고 있지 않은 특성이 전체 구조(유기체)에 저절로 나타나게는 것이다. 개별 세포들은 독립적으로 생장과 소멸을 하지만, 세포의 개체는 시스템적으로 유지되는 것도 창발적 사고의 예이다. 아담 스미스, 엥겔스, 다윈, 튜링, 프리고진 등 뛰어난 학자들이 다양한 학문에서 창발적 사고를 도입했다. 이러한 창발적 사고를 고대 아르키메데스가 기하학에 적용했다는 것은 놀라운 일이다. 원의 면적을 구하면서 정확한 값을 찾는 것을 포기하고 호를 삼각형으로 가정하는 대담함을 넘어서서 비례적 관계로 패턴을 찾으려고 시도한 것 역시 놀랍다. 그러한 시도의 정점에서 그는 묘비명에 제시한 도형들 사이의 부피비 관계를 찾고 자연의 규칙성에 대한 심미감을 느꼈을 것이다.화학에서 이러한 창발적 사고의 사례를 든다면 나는 아보가드로를 들고 싶다. 그가 일정한 기체의 부피 안에는 기체의 종류와 상관없이 같은 입자수가 있다는 가정을 하였을 때, 그 역시 아르키메데스처럼 부피의 관계에 관심을 두었을 뿐 아니라, 입자 개개의 특성을 무시하고 기체 전체의 시스템적 사고에 관심을 두었기 때문이다. 또한 그는 입자 자체의 부피는 무시하고, 이를 점으로 가정함으로써 전체 기체 부피는 오로지 기체 입자의 개수에만 의존한다고 가정함으로써 점들이 모여 부피가 형성되며, 이 부피는 규칙성을 가진다는 기하학적 창발을 가정하였다고 생각한다. 안타깝게도 아보가드로의 묘비명은 모른다. 하지만 그도 아르키메데스처럼 자신이 만든 생각에 아름다움을 느꼈을 것이라고 생각한다. 당신이 죽는다면, 당신은 자신의 묘비명에 어떤 글이나 그림을 새기고 싶은가? 아르키메데스처럼 당신은 세상을 살면서 느꼈던 심미감을 다른 사람과 공유하고 싶지 않은가?그가 물체의 부피에서 느끼는 심미감의 최정점은 역시 묘비명에 있는 도형의 부피비일 것이다. 그런데 그가 원의 면적을 구하고 높이를 곱해서 원기둥의 부피를 구하기 위해 원의 면적을 구하는 방식에는 무시(ignorance)가 존재한다. 즉 원을 잘게 쪼개서 호를 거의 삼각형과 유사한 형태로 만든 다음 이를 삼각형 면적을 구하는 방식으로 계산하면서 남은 호의 면적을 무시한 것이다. 삼각형 면적은 1/2밑면높이인데, 높이는 원의 반지름으로 보고, 밑면은 1로 치면 1/2r이 된다. 이러한 삼각형의 개수가 원의 지름인 2r 만큼 있으니, 원의 면적은 1/2r2r 이므로 r2이 된다. 원기둥의 부피는 여기에 높이(h)를 곱하면 되는데, 묘비명의 원기둥 높이는 같은 지름을 공유하는 구와 동일해야 하기 때문에 h=2r이다. 따라서 원기둥 부피는 r22r 이므로 2r3이 된다. 여기서 내가 놀랐던 것은 원의 호와 삼각형이 엄연히 다른데, 어떻게 삼각형 면적 구하는 방식으로 원의 면적을 구할 수 있었을까 하는 점이었다. 그러나 이 정도의 놀람은 다음 부피를 구하는 방식을 이해하는 과정과 비교하면 별 것도 아니다. 원뿔의 부피는 원기둥 부피의 1/3이어야 한다는 것을 알기 위해서는 원기둥이 아니라 직육면체를 가지고 생각해야 한다. 사각뿔 3개를 합치면 직육면체가 된다. 그리고 직육면체가 점점 더 다각형이 되어가다가 원이 되어도 기둥과 뿔의 관계는 유지되므로 원기둥과 원뿔의 부피비는 3:1을 유지한다.더욱 어려운 것은 구와 원뿔의 부피 관계인데, 원기둥의 단면적의 변화 비율을 인식해야 한다. 조금 사고를 단순화하기 위해 원기둥 안에 반지름을 높이로 하는 원뿔이 두 개 맞물려 있다고 가정하자. 원뿔의 부피는 밑면적높이이므로, 작은 원뿔 2개나 큰 원뿔 하나나 부피는 동일하다. 높이가 원의 반지름인 한 원뿔의 경우만 살펴보자. 원뿔의 단면적이 넓어질수록 구의 단변적이 좁아지고, 원뿔 끝 쪽으로 이동할수록 구의 단면적은 커진다. 이 두 관계의 규칙성을 살펴보면 구의 단면적은 원기둥에서 원뿔의 단면적을 뺀 것과 같다. 그러므로 단면적들을 합하여 전체 부피를 구성한다고 보았을 때 원기둥 에서 원뿔의 부피를 빼면 구의 부피가 나온다. 그래서 원기둥의 부피가 2r3이라면 구의 부피는 4/3r3 이고, 원뿔의 부피는 2/3r3이 된다. 이 도형의 부피 구하는 공식을 장황하게 설명한 이유는 단면적의 변화율로부터 전체 부피비를 구하는 과정에서 높이가 없는 단면적이 쌓여서 높이를 가진 물체의 부피를 계산했기 때문이다. 이것을 기하학에서 창발이라고 부른다. 점들이 모여 선이 되고, 선들이 모여 면이 되고, 면들이 모여 부피를 만드는 과정에서 존재하지 않았던 특성이 나타나는 것이다.창발적 사고는 1980년에 복잡성 과학의 탄생과 함께 나타났다. 예를 들어 단백질 분자는 생명이 아니지만, 단백질이 모여 생명체가 구성된다. 개별 단백질이 가지고 있지 않은 특성이 전체 구조(유기체)에 저절로 나타나게는 것이다. 개별 세포들은 독립적으로 생장과 소멸을 하지만, 세포의 개체는 시스템적으로 유지되는 것도 창발적 사고의 예이다. 아담 스미스, 엥겔스, 다윈, 튜링, 프리고진 등 뛰어난 학자들이 다양한 학문에서 창발적 사고를 도입했다. 이러한 창발적 사고를 고대 아르키메데스가 기하학에 적용했다는 것은 놀라운 일이다. 원의 면적을 구하면서 정확한 값을 찾는 것을 포기하고 호를 삼각형으로 가정하는 대담함을 넘어서서 비례적 관계로 패턴을 찾으려고 시도한 것 역시 놀랍다. 그러한 시도의 정점에서 그는 묘비명에 제시한 도형들 사이의 부피비 관계를 찾고 자연의 규칙성에 대한 심미감을 느꼈을 것이다.화학에서 이러한 창발적 사고의 사례를 든다면 나는 아보가드로를 들고 싶다. 그가 일정한 기체의 부피 안에는 기체의 종류와 상관없이 같은 입자수가 있다는 가정을 하였을 때, 그 역시 아르키메데스처럼 부피의 관계에 관심을 두었을 뿐 아니라, 입자 개개의 특성을 무시하고 기체 전체의 시스템적 사고에 관심을 두었기 때문이다. 또한 그는 입자 자체의 부피는 무시하고, 이를 점으로 가정함으로써 전체 기체 부피는 오로지 기체 입자의 개수에만 의존한다고 가정함으로써 점들이 모여 부피가 형성되며, 이 부피는 규칙성을 가진다는 기하학적 창발을 가정하였다고 생각한다. 안타깝게도 아보가드로의 묘비명은 모른다. 하지만 그도 아르키메데스처럼 자신이 만든 생각에 아름다움을 느꼈을 것이라고 생각한다. 당신이 죽는다면, 당신은 자신의 묘비명에 어떤 글이나 그림을 새기고 싶은가? 아르키메데스처럼 당신은 세상을 살면서 느꼈던 심미감을 다른 사람과 공유하고 싶지 않은가?

  • 등록일2022-11-02
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Krict 이모저모 엉터리 살균 마케팅이 만들어낸 화학 혐오증

화학 팩트체크-----------------엉터리 살균 마케팅이 만들어낸화학 혐오증글 | 이덕환(서강대 명예교수, 화학과학커뮤니케이션과)글 | 이덕환(서강대 명예교수, 화학과학커뮤니케이션과)거의 모든 엘리베이터에 붙여놓은 항균 필름이 사실은 아무 쓸모없는 무용지물이었다. 최근 공개된 질병관리청의 자료에 따르면 그렇다. 시중에 판매된 30종의 항균 필름 중에서 24시간 이내에 바이러스 억제 효과가 확인된 제품은 8종뿐이었다. 그마저도 2시간을 기다려야만 효과가 나타난다. 항균 필름이 엉터리라는 사실은 삼척동자도 알 수 있는 것이었다. 질병관리청은 물론이고 화학계도 2년이 넘도록 그런 엉터리 광고를 외면해왔던 것은 몹시 부끄러운 일이었다. 가습기 살균제 참사와 완전히 닮은꼴이었다. 다만 심각한 피해가 발생하지 않은 것이 다행일 뿐이다.뒤늦게 시작된 살균 광풍급격한 경제 성장으로 보건위생 환경에 대한 관심이 부쩍 높아진 1980년대 후반부터 살균항균제균(除菌)방균(防菌) 기능을 자랑하는 가전제품과 생활화학용품이 쏟아져 나오기 시작했다. 소비자들의 보건위생 환경에 대한 관심을 탓할 수는 없다. 그러나 살균에 대한 섣부른 관심이 소비자의 안전을 위협할 수도 있다는 사실은 철저하게 무시됐다. 결과는 실망스러웠다. 지나친 살균 광풍이 결국에는 화학 혐오증(케미포비아가 아니라 케모포비아가 맞는 표현임)으로 이어지고 말았기 때문이다.인체에 해로운 박테리아(세균)곰팡이바이러스를 퇴치하는 살균에는 미생물에게 독성을 나타내는 살생물질이 유용하다. 그러나 무엇이든 차면 넘치는 법이다. 살균을 위한 노력이 오히려 우리 자신의 건강을 해치는 일이 되어버리는 경우가 적지 않다. 그래서 살균에 사용하는 살생물질에 대한 확실한 과학적 이해가 중요하다. 눈앞의 이익만 노리는 비양심적인 기업의 공포 마케팅이나 선정적인 황색 저널리즘은 철저하게 경계해야 한다.음이온을 이용해서 실내 공기를 살균시켜준다는 음이온 공기청정기가 엉터리 살균 마케팅의 시작이었다. 음이온을 사용하지 않으면 당장 끔찍한 재앙이 닥쳐올 것처럼 법석을 떠는 요란한 광고에 많은 소비자들이 이성의 끈을 놓아버렸다. 에어컨냉장고세탁기는 물론이고 거의 모든 생활화학용품에 음이온 살균 기능이 추가되었다. 살균항균제균(除菌)방균(防菌) 기능이 없는 제품은 찾아보기 어려운 상황이 돼버렸다. 심지어 그릇도마플라스틱젖병과 내복벽지페인트코팅제도 살균 기능을 자랑하기 시작했다.가전제품과 생활화학용품의 살균 기능은 예외 없이 살균제 또는 살생물질을 사용한다. 미생물에게 치명적인 독성을 가진 화학물질은 다양하게 알려져 있다. 포르말린하이포염소산페놀처럼 강력한 방부제도 있고, 에탄올아이오다인팅크과 같은 살균소독제도 있다. 전통적으로 식품 저장에 사용해 왔던 소금설탕아세트산(식초)에탄올도 살생물질이다. 가공식품의 보존제로 쓰는 레몬산(구연산)아스코브산(비타민C)토코페롤(비타민E)안식향산(벤조산)소르빈산살리실산도 상당한 살균력을 가지고 있다. 비누치약화장품물티슈와 같은 생활용품에도 살균력이 있는 보존제를 사용한다. 공기청정기나 에어컨의 음이온은 사실 자외선이나 전기방전에 의해서 만들어지는 오존을 뜻한다. 라돈 침대에서 확인했듯이 방사선을 음이온이라고 포장하기도 했다.제조사가 강요한 살인적 사용법가습기 살균제 참사는 1994년 유공(현 SK케미칼)이 세계 최초로 개발한 인체에 무해한 초음파 가습기 전용의 살균세정제였던 가습기메이트에서 시작되었다. 무려 17년 동안 1천만 명이 넘는 소비자들이 엉터리 제품의 살인적인 사용법에 노출되었던 것으로 추정된다. 그러나 어디에서도 위험에 대한 경고는 울리지 않았다. 비양심적인 기업의 살인적인 제품에 대해 정부전문가소비자들이 모두 넋을 놓아버렸다. 결국 폐섬유증에 의한 28명의 피해자가 확인된 2011년에야 어렵사리 참사의 실체를 알아차릴 수 있게 되었다.가습기 살균제는 사실 맹물에 가까운 제품이었다. PGH PHMGMITCMITBKC 등의 범용(汎用) 살균 성분을 넣었다고 하지만, 그 양은 최대 2%에도 미치지 못하는 수준이었다. 가습기의 세정에 필요한 계면활성제도 찾아볼 수 없었다. 결국 가습기 살균제는 실제로 초음파 가습기의 살균이나 세척에는 어떠한 효과도 기대할 수 없는 엉터리 제품이었다.가습기 살균제가 끔찍한 피해를 남기게 된 것은 살인적인 사용법 때문이었다. 일반적으로 살균세정제는 작동을 멈춘 가습기를 씻어내고, 맑은 물로 헹구는 과정을 거치는 것이 상식이다. 일상생활에서 누구나 사용하는 비누샴푸와 같은 방법으로 사용해야 한다는 뜻이다. 그런데 가습기 살균제의 제조사는 달랐다. 소비자들에게 가습기 살균제를 넣은 상태로 가습기를 가동시키도록 요구했다.결국 제조사가 소비자들에게 밀폐된 실내의 공기 중에 가습기 살균제의 살균성분을 지속적으로 분무(噴霧)시키도록 강요한 것이다. 결국 가습기 살균제 제조사들은 면역 기능을 기대할 수 없는 호흡기를 통해서 소비자들이 살균성분을 반복적이고 지속적으로 흡입하도록 만들어버렸다는 뜻이다. 그런데 미국 환경보호청(EPA)는 초음파 가습기에는 수돗물도 사용하지 않도록 권장하고 있다. 수돗물에 잔류하는 염소 소독제와 염류(鹽類)가 실내 공기 중에 분무되어 소비자들의 호흡기에게 피해를 줄 수 있다는 이유 때문이다.사실 가습기 살균제가 인체에 무해하다는 주장은 처음부터 믿을 것이 아니었다. 미생물에게 독성을 나타내는 살생물질은 인체에도 독성을 나타내기 마련이다. 다만 사람은 60조 개에 가까운 엄청난 수의 세포로 구성되어 있어 우리가 세균보다 조금 더 큰 저항성을 가지고 있을 뿐이다. 그러나 우리 몸에서 면역력이 가장 약한 폐가 장기간에 걸쳐서 지속적으로 반복되면 심각한 문제가 발생할 수밖에 없다.살균도 이성적이어야소비자들의 이성을 마비시키는 살균 광풍은 하루 빨리 진정시켜야만 한다. 우리의 지나친 살균 시도가 생태계를 불필요하게 교란시키는 원인이 될 수 있다. 더욱이 과도한 살균 노력이 미생물의 내성(耐性)을 키워주는 원인이 되기도 한다. 항생제의 남용으로 생기는 슈퍼 박테리아가 바로 그런 것이다. 더욱이 지나친 살균이 우리 자신의 면역력을 떨어뜨리는 요인이 될 수도 있다. 지나치게 청결한 환경에서 키운 아이들에게 아토피와 같은 면역이상증상이 더 자주 나타나는 것도 그런 이유 때문이다.살균 기능을 마케팅 수단으로 활용하는 비윤리적인 기업의 공포 마케팅의 부작용도 더 이상 감당할 수 없다. 살균 기능에 넋을 빼앗겨버린 소비자들이 살균제에 대해서는 극단적인 두려움에 떨고 있는 것은 안타까운 일이다. 값싸고 유용한 보존제로 활용할 수 있는 PGHPHMGMITCMITBKC와 같은 범용 살균 성분들을 정부가 가습기 살균제 성분으로 낙인을 찍어버렸다. 치약화장품물티슈처럼 수분이 포함된 소비재에 꼭 필요한 보존제로 활용할 살생물질을 아무도 쓸 수 없는 독약으로 만들어버린 것이다. 소비자의 이성을 마비시키는 요란한 살균 마케팅이 만들어낸 황당한 부작용이다.

  • 등록일2022-11-02
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Krict 이모저모 지속가능한 원자력발전의 열쇠 방사성 물질 제거기술

지구를 지켜라-----------------지속가능한 원자력발전의 열쇠방사성 물질 제거기술2011년 동일본 대지진 이후 주춤했던 원자력 산업에 다시 훈풍이 불고 있습니다. 세계 각지의 분쟁과 대립으로 에너지 위기가 심화되며 기존 원전의 수명 연장과 신규 원전 건설에 나서는 국가들이 빠르게 늘고 있는 것입니다. 국제사회의 저탄소 정책을 선도해온 EU 의회가 그린 택소노미(환경적으로 지속가능한 경제활동의 범위)에 원자력 발전을 포함하기로 의결한 것 역시 향후 원전의 이용 확대에 많은 영향을 미치게 될 것으로 보입니다.원자력 발전의 재발견이에 따라 국제원자력기구(IAEA)는 현재 전 세계 수요 전력의 약 10%를 차지하는 원전의 발전 용량이 2050년까지 두 배로 증가할 것이라 내다보고 있습니다. 특히 탄소배출 제로를 위한 전 세계적 규제 흐름에 적합하면서도 적재적소에서 안정적으로 에너지를 공급할 수 있는 에너지 출력 300MW 이하의 소형모듈원전(SMR)이 미래 원자력 산업의 큰 흐름을 형성할 것이라 예상하고 있습니다. SMR(Small Modular Reactor)은 핵연료, 증기발생기, 냉각재 펌프, 가압기 등이 하나의 용기에 일체화된 소형 원자로입니다. 공장에서 생산되는 모듈을 조립해서 만들 수 있기 때문에 대형 원전에 비해 건설기간이 짧고 비용도 저렴합니다.원전의 지속적인 역할 확대를 위해서는 효율과 경제성뿐만 아니라 안전성 확보를 위한 연구개발도 더욱 중요해질 수밖에 없습니다. 현재 세계 방사성 폐기물 관리 시스템 시장 규모는 2021년 기준 200억 달러에 달하는 것으로 알려져 있습니다. 이 가운데 방사성 폐기물의 운반 및 처분 비용이 약 17.3%로 가장 높은 비율을 차지합니다. 따라서 방사성 폐기물의 부피를 줄여 처분 비용을 최대한 낮추는 것이 원전 확대를 서두르고 있는 나라들의 공통된 관심사가 되고 있습니다.우리나라 역시 200리터 한 드럼 당 1,500만 원에 이르는 방사성 폐기물의 막대한 처리 비용은 물론, 향후 20년 간 발생할 것으로 보이는 약 39만 드럼 분량의 처분 공간을 마련하는 것이 큰 부담일 수밖에 없습니다. 포화 상태로 향하고 있는 국내 원전의 임시저장시설, 새로운 방사성폐기물 처분장 확보에 필요한 지난한 사회적 합의의 과정을 감안할 때 보다 빠르고 효과적인 대안 마련이 시급한 상황이지요.원전에서 배출되는 방사성 가스기술 개발 연구진. 왼쪽부터 홍도영 책임연구원, 차가영 박사후연구원, 황영규 책임연구원이런 가운데 최근 화학연 연구진이 세계 최고 수준의 방사성 가스 제거 기술을 선보여 보다 안전하고 경제적인 원자력 이용과 발전에 큰 기여를 하게 될 것으로 기대를 모으고 있는데요. 원전의 배기가스나 산업체, 병원 등에서 유출될 수 있는 방사성 요오드를 높은 습도의 환경에서도 효과적으로 제거할 수 있는 화학소재의 표면처리 기술을 개발한 것입니다.방사성 요오드는 원자력 발전소에서 다량의 수분과 함께 배출되는 기체 방사성 폐기물 중 하나입니다. 배출량도 미미하고 반감기도 8일에 불과하지만 낮은 농도에서도 호흡기를 통해 인체에 축적되면 갑상선암 등을 유발할 수 있는 위험물질이지요. 원전 기술의 발전을 통해 방사성 요오드를 비롯한 크세논, 크립톤, 브롬, 삼중수소 등의 방사성 기체들은 대부분 활성탄 흡착층 등의 여러 처리법을 통해 자연방사선에 의한 피폭선량보다 극히 낮은 수준으로 억제되고 있습니다.하지만 최근 원전 이용의 확대를 앞두고 환경 규제가 더욱 강화되며 더 높은 성능의 흡착제가 요구되고 있는 상황이지요. 이에 따라 전 세계적으로 초다공성 하이브리드 나노세공체인 MOF(Metal-Organic Framework)가 원전의 독성가스 제거용 소재로 많이 활용되고 있지만, 이 역시 수분에 취약해 외부에 습기가 많을 때 방사성 기체의 제거 성능이 급격히 감소한다는 한계점을 보이고 있었습니다.화학연 연구진은 이런 문제를 극복하기 위해 원자력발전소 필터 혹은 방독면 등에 사용 가능한 MOF의 표면을 특정 화합물로 처리해 고습 환경에서도 방사성 기체 중 주요 누출 핵종인 메틸요오드화합물(CH3I)을 매우 높은 제거율로 포획할 수 있는 화학소재를 개발했습니다. 기존 MOF 흡착제에 수분을 차단하는 성질(소수성)을 부여해 높은 습도에서도 극저농도의 메틸요오드화합물을 선택적으로 포획할 수 있도록 한 것이지요. 이와 함께 방사성 요오드와 상호작용하는 귀금속 은을 대신하는 활성 물질 아민류를 이용해 99.999%라는 세계 최고 수준의 메틸요오드화합물 제거 성능을 약 11일 동안 유지하는 데도 성공했습니다. 이는 기존에 상용화된 활성탄 흡착제 대비 280배나 높은 제거량을 나타냅니다.또한 화학연의 새로운 방사성 요오드 제거 기술은 산업적으로 제거가 까다로운 것으로 알려진 휘발성 유기화합물 포름알데히드에 대해서도 고습 환경에서 기존 탄소계 흡착제 대비 5배 우수한 성능을 기록했습니다. 원자력 산업뿐만 아니라 다양한 산업에서도 오염물질 제거에 활동될 수 있는 가능성을 확인한 것이지요.연구진은 화학연의 방사성 요오드 제거 기술이 향후 신규 원전의 주류로 부상할 SMR의 배기가스 정화용 흡착제를 비롯해 방사성 물질 제거용 방독면 정화통, 극저농도 유해가스 흡착 및 농축 시스템 등에 활용될 것으로 예상하고 있는데요. 방사성 물질에 직접 노출되는 관련 현장의 산업인력의 건강뿐만 아니라 잠재적 위험으로부터 시민의 안전을 지키는 데도 중요한 역할을 할 수 있는 만큼 향후 원전 이용의 확대가 불가피한 국가 에너지믹스 정책에 대한 국민적 신뢰 향상에 많은 기여를 하게 될 것으로 기대하고 있습니다.기후변화 저지의 핵심 열쇠인 온실가스 대응 기술과 더불어 국민 건강의 안전핀이 될 방사성 폐기물 제거 기술까지, 보다 친환경적이고 경제적인 에너지 기술의 완성을 위해 분투하고 있는 화학연의 전 방위적인 행보가 2050 탄소중립을 향한 전 세계의 노력에 한층 더 지혜로운 해법을 제시하게 되기를 기대합니다.

  • 등록일2022-11-02
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Krict Research ㈜KCC와 차세대 모빌리티용 기능성코팅소재 기술 관련 업무협약(MOU) 체결

KRICT 온새미로* 온새미로는 있는 그대로, 자연 그대로라는 뜻의 순우리말입니다.㈜KCC와 차세대 모빌리티용 기능성코팅소재 기술 관련 업무협약(MOU) 체결정밀바이오화학연구본부  지용성 분자의 지질방울 소기관으로 저장 기작 규명.지질방울 소기관에 지용성 분자가 선택적으로 저장되는 결정 요인은 지용성 분자의 형태(유연-웜형(flexible-worm) 및 강성-막대형(rigid-rod))에 기인한다.지용성 분자의 지질방울 소기관으로 저장 기작 규명.지질방울 소기관에 지용성 분자가 선택적으로 저장되는 결정 요인은 지용성 분자의 형태(유연-웜형(flexible-worm) 및 강성-막대형(rigid-rod))에 기인한다.원 연구원, 가재원 책임연구원, 김화학연은 모빌리티 코팅 소재 분야 대표 기업인 ㈜KCC(대표 정재훈)와 차세대 모빌리티용 기능성 코팅소재 기술 관련 업무협약(MOU)을 체결하였다.9월 6일 오전 10시 화학연 N2동 대회의실에서 개최된 이날 업무협약식에는 화학연 이미혜 원장, 이철위 정밀바이오화학연구본부장, (주)KCC 중앙연구소 김범성 소장, 유기부문장 최승엽 전무 등 각 기관 관계자 6명이 참석했다.화학연은 업무협약 체결을 통해, 연구팀이 개발하여 글로벌 홍보에도 성공한 햇빛으로 자가치유가 가능한 투명 코팅 소재 기술을 활용하여 차세대 모빌리티용 기능성 코팅소재 기술 개발 및 상용화를 공동으로 추진한다.전세계적으로 새로운 소재 개발 전쟁이 치열한 가운데, 화학연 김진철 박사 연구팀은 기존 보호용 코팅 소재와 내구성 등의 성능이 동일하면서도 햇빛만으로 표면 흠집이 자가치유되는 투명한 코팅 소재를 개발했다. 개발된 소재로 코팅된 자동차 표면의 흠집을 한낮 햇빛에 30분 이상 노출시키면, 자가치유 과정을 통해 그 흠집이 스스로 사라질 수 있다.개발된 소재에 햇빛이 흡수되면 빛 에너지가 열 에너지로 바뀌면서 표면 온도가 올라가고, 온도가 올라가면 고분자들이 원래의 그물망 구조에서 해체돼 떨어졌다 붙었다를 반복하며 자가치유되는 원리다.연구팀이 개발한 자기치유 코팅 소재는 향후 자동차 등 수송기기 및건축재료의 코팅 소재로 사용될 수 있을 것으로 기대된다. 본 코팅 소재를 적용하면 자동차 재도장 시 다량으로 발생하는 유해성 유기용매 등의 사용을 줄일 수 있어 탄소중립 실현에도 기여할 것으로 기대된다.이번 업무협약 체결을 계기로, 향후 화학연과 (주)KCC에서는 그동안 연구실 스케일에서 주목받아왔던 자가치유 코팅 소재뿐만 아니라 자가세정, 저에너지 경화 등의 기능성 코팅소재에 모빌리티 도장 공정을 적용하여 상용화할 수 있는 솔루션을 개발할 예정이다.이를 통해, 친환경 및 자율주행 모빌리티 구현에 핵심인 기능성 모빌리티 코팅 소재의 글로벌 경쟁력을 확보하고 소재부품완성차에 이르는 국내 공급망 구축에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.화학연 이미혜 원장은 화학연에서 지난 10년간 축적해 온 기능성 코팅소재 원천 기술과 ㈜KCC의 코팅 소재 양산 기술을 접목하여, 모빌리티 코팅소재 분야에서 큰 시너지 효과를 낼 것으로 기대된다.고 말했다.(주)KCC 김범성 소장은 이번 업무협약을 계기로, (주)KCC의 축적된 도료기술과 화학연의 요소기술의 융합으로, 차별화된 자동차 코팅소재를 개발하여 글로벌 모빌리티 도료 시장을 선도해나가겠다.고 밝혔다.p style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; font-synthesis: none; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 15px; line-height: 24px; 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",="" ui="" symbol",="" applegothic,="" dotum,="" sans-serif;="" letter-spacing:="" -0.02em;="" word-break:="" keep-all;="" overflow-wrap:="" break-word;="" color:="" rgb(102,="" 102,="" 102);"=""

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Krict Research 고부가 의약품 소재 생산에서 맞춤형 저장까지… ‘비스포크(BESPOKE) 인공세포 소기관’ 개발

KRICT 온새미로* 온새미로는 있는 그대로, 자연 그대로라는 뜻의 순우리말입니다.고부가 의약품 소재 생산에서 맞춤형 저장까지비스포크(BESPOKE) 인공세포 소기관 개발정밀바이오화학연구본부  지용성 분자의 지질방울 소기관으로 저장 기작 규명.지질방울 소기관에 지용성 분자가 선택적으로 저장되는 결정 요인은 지용성 분자의 형태(유연-웜형(flexible-worm) 및 강성-막대형(rigid-rod))에 기인한다. 생명 시스템을 재설계하여 새롭게 제작하는 합성생물학 기술이 전 세계적으로 바이오 기술패권의 핵심 게임체인저로 자리매김하고 있는 가운데, 국내 연구진이 살아있는 미생물 세포로 고부가가치 의약품 소재의 고효율 생산에서부터 소재 맞춤형 저장까지 올인원(all-in-one) 공정이 가능한 비스포크(BESPOKE) 인공세포 소기관을 새롭게 개발하였다. 화학연 이주영 박사, 포스텍 오승수손창윤 교수 공동 연구팀은 최근 발표된 연구에서 바이오 전 분야에 활용할 수 있는 고부가가치 의약품 소재 생산 및 고집적 저장을 위해 인공 지질방울 소기관(lipid droplet organelle)을 성공적으로 개발하였다.본 성과는 데이터 과학과 컴퓨터 모델링을 접목한 합성생물학의 대표적 성공 사례로, 살아있는 미생물 세포의 디자인과 재설계를 통해 의약품, 헬스케어 소재 등 바이오의약 분야에 널리 활용될 것으로 기대된다. 기존 바이오 분야 연구의 취약점인 생명현상의 복잡성과 다양성에 의한 불확실성(비예측성), 기술개발 소요 기간, 그에 따른 막대한 비용 등의 문제를 극복하기 위해 '예측가능한 고성능 세포 시스템'을 디자인하고 제작할 수 있는 합성생물학 기술 개발이 필요하였다. 이에 따라, 화학연-포스텍 공동 연구팀은 분자 거동을 정밀 예측하는 컴퓨터 시뮬레이션 과정을 통해 맞춤형 인공 세포를 활용한 고부가 가치 의약품 소재 생산의 가능성을 제시하였고, 실제 미생물 세포를 인공적으로 디자인하고 재설계하였다. 그 결과 인공 미생물 세포가 생산하는 스쿠알렌, 지아잔틴 등 바이오 의약품 소재 및 헬스케어 소재의 고집적 저장에 최적화된 지질방울 소기관을 성공적으로 개발하였다. 본 연구에 의하면 지방 및 지질 등의 지용성 분자는 구조적 특성에 따라 크게 유연-웜형(flexible-worm) 및 강성-막대형(rigid-rod)의 두 가지 형태로 분류된다. 연구팀은 이러한 지용성 분자와 세포 내 지질방울 소기관과의 물리화학적 상호작용과 세포 내 움직임을 컴퓨터 기반 분자 시뮬레이션으로 계산하고 그 구조적 특성에 따르는 독특한 저장 메커니즘을 새롭게 밝혔다. 구체적으로, 지용성 분자는 기름 방울 속에 잘 녹아들어간다는 일반적 인식과는 달리, 기름과의 친화력이 높은 소수성(hydrophobic) 결합을 통해 지질방울 소기관 표면과 1차적으로 상호작용하더라도, 지용성 분자의 형태적 다변성에 따라 지질방울 내부로 침투 여부가 결정될 수 있음을 세계 최초로 규명하였다. 연구팀은 지용성 분자의 구조적 저장 메커니즘을 적극적으로 활용하고자, 미생물 세포 내 지질방울 소기관 생성 기작을 인공적으로 리모델링하였다. 유연-웜형 분자용 소기관 내부 크기를 극대화하고, 강성-막대형 분자용 소기관 표면적을 극대화한 소기관을 각각 개발하여 맞춤형 인공 미생물 세포를 생산하였다. 지용성 분자는 정상 세포 내에 과잉 축적되면 세포막을 녹이는 독성을 유발하여 세포 생성과 성장을 저해한다. 따라서 지용성 분자를 지질 방울 안에 저장시키면 세포 독성을 줄여 세포의 생존력을 높일 수 있게 되는 것이다. 이러한 맞춤형 저장이 가능한 지질방울 소기관 기술로 인공세포 저장 능력을 30배 이상 향상시켜, 세포가 안전하게 살 수 있는 환경을 제공할 수 있다. 이 기술을 통해 의료용 지용성 분자 생산에 최적화된 차세대 인공 미생물 세포 개발 기술로 활용이 가능할 것으로 전망한다. 화학연 이주영 박사는 바이오 대전환 시대를 맞아 살아있는 세포를 산업적 니즈에 맞게 맞춤형으로 디자인하고 인공적으로 개발할 수 있는 합성생물학 기술 확보를 통해 대한민국이 글로벌 기술패권시대에 과학기술 주권 국가 역할을 할 수 있기를 희망한다.라고 말했다. 이번 연구결과는 세계적 권위 학술지인 Nature communications(IF : 17.694) 6월호 논문으로 게재되었다. 또한 이번 연구는 한국화학연구원 기본사업 및 과학기술정보통신부 석유대체 친환경 화학기술개발사업으로 수행하였다.

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Krict Research 초실감 메타버스 적용신개념 홀로그램 소재 개발

KRICT 온새미로* 온새미로는 있는 그대로, 자연 그대로라는 뜻의 순우리말입니다.초실감 메타버스 적용신개념 홀로그램 소재 개발화학소재연구본부  광역학 메커니즘 기반 홀로그램 기록소재를 개발한 가재원 박사 연구팀.(좌로부터) 이예원 연구원, 가재원 책임연구원, 김형석 박사후연구원코로나 팬데믹 이후 비대면 사회가 지속되면서 전세계적으로 AR 및 VR 기술에 홀로그램 기술을 반영한 확장현실 (XR) 및 메타버스 기술에 대한 관심이 고조되고 있는 가운데, 국내 연구진이 실감형 메타버스를 구현할 수 있는 신개념 홀로그램 기록소재를 개발하는데 성공했다.화학연 가재원 박사 연구팀과 경북대학교 김학린 교수 연구팀은 최근 발표된 연구 논문에서, 광역학 메커니즘을 이용한 비확산형 홀로그램 기록소재를 개발하였다고 보고하였다.연구팀이 개발한 홀로그램 기록소재를 통해 기존의 소재로 구현하기 힘들었던 자동차용 홀로그래픽 HUD(Head-Up Display), 확장현실 스마트 글라스 등의 응용분야에도 손쉬운 적용이 기대된다.국내에서 메타버스 플랫폼은 싸이월드란 이름으로 경험했었고, 최근에는 제페토, 게더타운 등의 메타버스 플랫폼 유행으로 친숙한 용어가 되었다.하지만 현재 구현된 메타버스는 주로 2차원 캐릭터로, 현실감이 떨어진다는 단점이 있다. 이점을 보완하여 사용자에게 극강의 현실감과 몰입감을 주는 기술인 '확장현실(XR)'을 통해 메타버스를 완벽히 구현할 수 있다. 실제로 애플, 구글, 마이크로소프트, 메타 등 글로벌 기업에서 XR용 스마트 디바이스를 개발하고 있다.이러한 XR의 핵심은 빛의 간섭 및 회절 특성을 이용하여 사물의 완전 입체정보를 기록한 기록물인 홀로그램 기술이다. 빛의 색과 명암만을 기록한 사진과 달리 홀로그램을 활용하면 실감나는 입체 영상을 구현할 수 있다.하지만 홀로그램 기록을 위한 기존의 은염 소재는 필름카메라의 사진 인화 작업과 같은 습식공정이 필수적이므로 대량 제작이 쉽지 않다.또한 포토폴리머 소재는 이 문제를 극복하였지만 극소수의 미국, 독일 등 외국 기업이 독점하고 있으며, 홀로그램 기록과정에서 반드시 레이저를 맞은 부분과 맞지 않은 부분 사이의 단량체 농도차이가 발생하여, 맞지 않은 부분에서 맞은 부분 쪽으로 단량체의 이동이 일어나는 광반응성 화합물의 확산과정이 수반되어야 해서 다양한 응용분야에 적용하는데 한계가 있다.이에 연구팀은 기존 홀로그램 기록소재들의 이러한 단점들을 보완하여, 광반응성 화합물의 확산 과정이 수반되지 않는 간단한 조성의 광역학 메커니즘이 적용된 홀로그램 기록용 소재를 개발하였다.홀로그램은 ①조성물을 ②필름화하여 ③홀로그래픽 광학부품으로 기록하는 과정을 거치는데, 연구팀은 적색, 녹색, 청색 등 특정 파장의 레이저 빛에 반응하는 광민감성 물질과 빛의 투과도나 굴절율을 바꾸는 수용체, 그리고 이 둘이 고르게 분포된 필름을 만들 고분자 매트릭스 등 3가지 구성성분을 활용해 새로운 조성물을 개발하였다.개발한 조성물의 광민감제는 레이저를 쏘면 반응성이 매우 큰 활성산소종을 만들어 주변의 수용체와 빠르게 반응하여 수용체의 구조를 변화시키고 레이저를 맞지 않은 부분과 차이가 발생한다. 이러한 원리로 필름에 홀로그램을 기록할 수 있다.이렇게 개발한 조성물 필름에 홀로그램을 기록하면, 매우 얇으면서 다양한 기능을 가진 홀로그래픽 광학부품으로 응용이 가능하다.이는 기존의 소재 대비 조성물의 구성성분이 세 가지로 간단하고, 반응물질의 확산 과정이 불필요해 손쉽게 홀로그래픽 광학부품용 소재로 활용이 가능하다.이번 연구결과는 과학기술 분야 국제학술지 어드밴스드 포토닉스 리서치(Advanced Photonics Research) 2022년 8월호 표지논문으로 게재됐다.또한 이번 연구는 한국화학연구원 기본사업의 지원을 받아 수행됐다.

  • 등록일2022-11-02
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Krict Research 에너지 없이 건물이나 자동차 표면을 냉각시키는친환경 복사 냉각 소재 개발

KRICT 온새미로* 온새미로는 있는 그대로, 자연 그대로라는 뜻의 순우리말입니다.에너지 없이 건물이나 자동차 표면을 냉각시키는친환경 복사 냉각 소재 개발화학소재연구본부  개발된 복사냉각용 소재를 건물 모델에 적용했을 때, 냉각 효과를 확인하기 위해 수동복사냉각 코팅이 적용된 건물 모델과 코팅이 되지 않은 건물의 온도변화 비교(좌: 건물 모델 사진, 우: 열화상 카메라 이미지) 전 세계적으로 지속 가능 에너지 기술 개발 및 효율적인 에너지 관리 방안 마련이 시급한 상황에서, 국내 연구진이 추가 에너지 사용 없이 에어컨처럼 냉각이 가능한 친환경 제로-에너지 냉각 소재를 개발하였다. 화학연 김용석박찬일 박사박초연 학생연구원, 중앙대학교 유영재 교수, 캘리포니아대학교 어바인(UCI) 이재호 교수 공동 연구팀은 최근 발표된 연구에서 다양한 분야의 냉각에 활용할 수 있는 친환경 수동 복사냉각 소재를 개발했다. 햇빛의 95% 이상을 반사하여 직사광 아래에서도 열복사에 의해 물체의 표면을 냉각시키는 기술이다. 본 기술 개발을 통해 여름철 냉각이 중요한 건물, 자동차, 태양전지 등 다양한 분야에 응용하여 에너지 사용 없이 효율적인 열관리에 기여할 수 있을 것으로 전망된다. 뿐만 아니라, 생분해되는 친환경 소재를 활용하여 폐기물이 발생하지 않아 친환경 냉각 소재로 널리 활용될 것으로 기대된다.수동 주간 복사냉각은 물리학에서 특정 온도의 흑체로부터 나오는 모든 파장의 복사를 설명하는 플랑크 법칙에 따라 물체에서 자발적으로 발생하는 전자기복사를 이용하여, 열을 방출시키고 태양 빛은 반사하여 물체의 표면 온도를 낮추는 기술이다. 즉, 수동 복사냉각 기술은 낮에도 복사냉각을 유지하기 위해서 태양 빛을 95% 이상 반사하면서 열방출을 용이하게 하는 소재 기술이 관건이다. 지구의 대기를 구성하는 분자들(O₂, CO₂, H₂O 등)은 적외선 영역(0.8 - 25 m 파장) 대부분의 열을 흡수하지만, 그중 대기창 영역(8 - 13 m 파장)의 열은 오히려 투과시키는 특성을 보인다. 이 대기창 영역에서 물질의 방사율을 제어하면 열 방출을 극대화해 표면을 시원하게 할 수 있다. 기존까지 연구된 수동 복사냉각 소재는 태양광을 반사하기 위해 알루미늄(Al) 혹은 은(Ag) 기판 위에 열 방출을 위한 구조체들을 도입했기 때문에, 비싸고 충격에 약하며 공정이 복잡하고 대면적화가 어렵다는 등의 단점으로 실제 건물에 응용하기 어려웠고, 분해와 재활용이 불가능해 사용 후에 환경 문제를 일으킬 수 있었다. 이에 화학연과 중앙대 공동 연구팀은 별도의 반사층 기판 없이 생분해성 고분자인 폴리락타이드(PLA) 내에 열유도 상분리 공정을 통해 다공성 물질에서 마이크로 크기의 기공 안에 나노 크기의 기공이 계층적 형태로 형성된 계층적 기공 구조를 가지도록 설계했다. 연구팀은 기공 구조 제어를 통해 PLA 필름의 태양광 반사율 특성을 조절하는 것은 물론이고, 열복사가 우수하여 낮에도 복사냉각 효과가 뛰어난 신소재를 개발하였다. 이번에 개발한 신소재를 옥외에서 테스트한 결과, 개발된 복사냉각용 필름은 여름철 직사광 아래에서 주변 온도보다 9℃ 가량 냉각되었으며, 상용 화이트 페인트보다 냉각 효과가 우수한 것으로 확인되었다. 특히 미국 켈리포니아 어바인 대학에서 실시한 시뮬레이션 결과에 따르면, 서울 기준 약 100m2의 면적을 가진 건물에 이 기술을 적용 시 연간 최대 8.6%의 전력소비를 줄일 수 있어, 우수한 에너지 절감효과가 있는 것으로 나타났다.또한 이번 연구에서 개발된 PLA 필름의 생분해성 평가 결과, PLA 소재 특유의 생분해성으로 시료의 크기가 점차 줄었으며, 12일 차에는 최종적으로 분해됨을 확인하였다. 따라서 향후 상용 페인트를 대체할 경우 건축 폐기물 발생을 줄일 수 있어 경제적 친환경 소재로 활용될 것으로 기대된다. 화학연 이미혜 원장은 이번 기술 개발로, 소재 및 에너지 소자 분야 관련 기업과의 적극적인 협업을 통해 에너지 절감 및 효율적인 열관리를 위한 핵심기술을 선점할 수 있을 것으로 전망된다.라고 말했다. 이번 연구결과는 과학기술 분야 국제학술지 ACS Sustainable Chemistry2022년 5월호 표지 논문으로 게재됐다. 또한 이번 연구는 한국화학연구원 기본사업, 산업통상자원부의 산업연계형저탄소공정전환 핵심기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.

  • 등록일2022-11-02
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Krict Research 그래핀을 이불처럼 덮어 3,000회 측정 가능한 혈당센서 기술 개발

KRICT 온새미로* 온새미로는 있는 그대로, 자연 그대로라는 뜻의 순우리말입니다.그래핀을 이불처럼 덮어3,000회 측정 가능한 혈당센서 기술 개발화학소재연구본부  기존 기술이 촉매가 주변 환경에 노출되어 성능이 떨어질 수 밖에 없었던 반면,본 기술의 촉매 전극은 그래핀 층으로 보호되어 있다.한 번 쓰고 버리는 게 아닌, 약 3년 동안 지속적으로 쓸 수 있는 혈당센서 기술이 개발됐다. 향후 웨어러블 기기에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.현재 시판되는 혈당 측정 센서는 대부분 일회용이며, 일회용이 아니더라도 2주일 이상 가는 센서가 드물다. 그러나 향후 웨어러블 기기에 적용하기 위해서는 지속적으로 쓸 수 있는 혈당 센서가 필요하다. 이에 전세계적으로 오래 쓸 수 있는 혈당센서 기술이 개발되고 있지만 기술의 복잡성과 난이도 때문에 연구가 기초 단계에 머물러 있다.화학연 이정오 박사팀과 세명대학교 장아랑 교수팀은, 하루 3회 측정시 약 3년 동안 지속적으로 쓸 수 있는 새로운 혈당 센서 기술을 개발했다. 실험시 3,000번까지 센서 성능 유지를 확인했으며 그 이상의 횟수에서도 센서가 작동될 가능성이 있다.일반적으로, 혈당 센서는 체액(혈액, 땀 등의 분비물)과 센서 속 효소가 반응해 나오는 부산물 중 하나인 과산화수소를 검출하는 방식으로 작동한다. 체액 속에 있는 글루코오스가 센서의 효소와 만나 과산화수소를 배출하면, 센서 안의 전극과 과산화수소가 전기화학적으로 산화 환원 반응을 일으키는 과정에서 과산화수소의 양을 감지하는 원리다. 이때 일어나는 전기화학 반응에는 촉매가 필수적인데, 촉매가 직접 체액에 닿기 때문에 체액으로 인한 손상이 일어나 센서의 지속성이 떨어졌던 것이다.연구팀은 촉매가 직접 체액에 닿지 않도록 촉매 위에 얇은 그래핀 단원자 층을 덮어 촉매의 수명을 획기적으로 늘렸다. 그래핀으로 덮인 촉매는 여러 번 사용해도 체액에 노출되지 않아 성능이 그대로 유지된다.기존 촉매는 플라스틱 기판 위에 그래핀 전극을 깔고 그 위에 촉매 나노입자가 초코칩처럼 박힌 형태였다. 연구팀은 이것을 뒤집어서, 플라스틱 기판 위에 촉매가 바로 오고 그 위를 그래핀 전극이 이불처럼 덮은 형태로 만들었다.원래 촉매가 바로 체액과 닿아야 전기화학적 반응이 일어나는데 그 사이를 그래핀으로 막았는데도 반응이 일어난다는 것을 연구팀이 확인했다. 실험 결과, 3,000번 사용해도 성능이 안정적으로 유지됐다.이러한 결과는 그래핀의 특징 때문에 가능한 것으로 확인됐다. 그래핀은 빛과 양자 외에는 투과할 수 없어 체액이 촉매에 직접 닿는 것을 막아주면서도, 고유의 전기적 특성 때문에 촉매가 전기화학적 반응을 일으킬 수 있도록 도와준다.이번 연구결과는 ACS Nano 6월호에 게재되었다. 연구팀은 한국, 중국, 미국 특허를 등록하고, 웨어러블 혈당 센서 실용화를 위한 후속 연구를 수행하고 있다.연구책임자 이정오 박사는 본 기술과 적절한 체액추출 기술의 결합을 통해 장기간 안정적으로 사용할 수 있는 웨어러블 혈당센서의 개발이 가능하다. 해당기술은 촉매의 안정성이 중요한 다양한 전기화학반응에도 확장될 수 있을 것으로 기대한다고 말했다.이번 성과는 한국화학연구원의 기본사업 및 한국연구재단 기초연구실 사업, 국민위해인자에 대비한 기체분자식별분석사업(다부처사업)으로 수행되었다.

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Krict Research 전기차 주행거리 향상을 위한 고용량 이차전지 음극재 생산 업무협약 체결

KRICT 온새미로* 온새미로는 있는 그대로, 자연 그대로라는 뜻의 순우리말입니다.전기차 주행거리 향상을 위한고용량 이차전지 음극재 생산 업무협약 체결화학공정연구본부  이차전지용 시장선도형 핵심소재 상용화를 위한 업무협약식에 참석한 각 기관 대표. 우로부터 ㈜스마트코리아 장채원 대표, ㈜에스제이신소재 김흥철 대표, 화학연 이미혜 원장, 서해그린화학㈜ 경영지원부장 오관율.?세계적으로 전기차의 주행거리 향상 경쟁이 치열해지고 있는 가운데, 국내 연구진과 기업들의 협업을 통해 고용량 음극재 생산을 추진 중이다. 화학연과 화학연에서 관련 기술을 이전받은 (주)에스제이신소재(김흥철 대표), 서해그린화학(주)(모종면 대표), (주)스마트코리아(장채원 대표) 등 3개 기업이 고용량 이차전지 조기 상용화를 목표로 기존 대비 효율이 극대화된 음극재 생산을 앞두고 있다. 3개 기업은 화학연에서 이전 받은 기술로 각각 개발생산하던 소재를 활용하여 하나의 상용품을 개발하기로 하였고, 이를 위해 7월 18일 14시, 업무협약을 체결하였다. 이번 업무협약에서 화학연은 각사의 소재 경쟁력을 결집하는 민간주도 혁신성장의 디딤돌 역할을 수행한다는 점에서 의미가 크다. 본 소재의 개발로 최근 전기자동차의 해결과제인 ▲장거리 주행을 위한 고용량 배터리 및 ▲고용량에 따른 안전성 해결에 핵심 소재를 제공하여, 국내 전기자동차 배터리 경쟁력 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 이번에 생산 예정인 고용량 음극재 생산 기술은 상충 관계에 있는 ▲주행거리 관련 '배터리 고용량' 문제와 ▲고용량에 따른 '안전성' 문제를 한꺼번에 해결할 수 있는 기술이다. 연구팀은 다공성 탄소소재 각각의 기공에 기존 흑연 음극재(평균 370 mAh/g) 대비 약 5배 이상 용량에 해당하는 실리콘을 성장시켰다. 이를 통해 고용량화 달성과 동시에, 배터리 폭발사고 등의 안전성 문제를 해결할 수 있다. 효율적인 상용화를 위해 화학연으로부터 기술을 이전 받은 3개 기업이 역할을 분담하여 진행한다. 서해그린화학(주)과 (주)스마트코리아가 코팅용 피치와 석유계 잔사유를 활용한 탄소소재 제조용 중간소재인 피치계 다공성 탄소소재를 각각 생산하여 공급하고, (주)에스제이신소재에서는 이를 공급받아 고용량 음극재를 최종 생산한다.   본 업무협약을 통해 피치계 다공성 탄소소재를 새롭게 디자인하고 실란가스 기반 실리콘 성장을 최적화시켜, 기존 흑연계 음극재 대비 5배 이상 용량을 향상시키고 충전 시 실리콘 부피팽창에 따른 안정성 문제를 해결할 수 있는 소재를 공급할 계획이다.한국화학연구원 임지선 박사 연구팀은 2018년 서해그린화학(주)에 석유계 잔사유 기반 피치, 2020년 (주)스마트코리아에 피치계 전도성다공성 탄소소재 및 2022년 (주)에스제이신소재에 실리콘계 음극재용 탄소소재 제조 기술을 이전한 바 있다. 서해그린화학(주)은 음극재용 코팅용 피치 제조 상용화를 위해 이전받은 기술을 기반으로, 본 소재의 생산을 위해 충남 서산시에 4만평 부지에 8,000톤/년 규모로 생산하여 ㈜에스제이신소재에 일부 공급할 예정이다. 특히, 그동안 독일에서 전량 수입에 의존하고 있었던 코팅용 피치를 국내에서 최초로 생산한다는 점에서 의미가 크다. (주)스마트코리아는 이전 기술을 기반으로 다공성 탄소소재를 자사 제품인 유해가스 공기정화장비에 적용하고 있다. 우수성을 인정받아 대전광역시 스타기업 및 한국발명진흥회 우수발명품 우선구매추천사업에 선정되었다. 본 MOU를 통해 (주)에스제이신소재에 최대 600톤/년의 다공성 탄소소재를 공급할 수 있을 것으로 기대된다. (주)에스제이신소재는 실란가스 기반 실리콘 성장기술 및 최근 화학연에서 이전받은 탄소소재 제조기술로 2026년 기준 6,000억원의 매출 목표를 수립하였다. 올해 연말부터 이를 위한 양산 시설의 운영을 시작한다. (주)에스제이신소재는 생산되는 음극재 수요기업과의 협업을 통해 조기 상용화를 달성한다는 계획을 실행 중이다.한편, 화학연에서는 3개 기업에 이전된 기술을 활용하여 생산된 각각의 소재가 하나의 음극재로 구성될 수 있도록 원내 프로그램을 통한 기술지원, 성능 및 수율 향상에 대한 현장자문을 수행할 예정이다. 본 소재의 개발로 기존 흑연 음극재 대비 약 5배 이상의 용량 구현이 가능하고 실리콘 부피 팽창에 대한 안정성이 30% 이상 우수하여 전기차용 배터리 분야의 시장을 선도할 수 있을 것으로 예상된다. 화학연 이미혜 원장은 이번 MOU를 통해 본원에서 기술이전을 받은 기업 간의 공급-수요망 확보 및 시장 경쟁력 강화의 우수 사례로 이번 성과가 전기차용 이차전지 사업에 시장선도형 소재가 될 수 있는 초격차 기술로 자리매김하기를 기대한다.고 말했다. 이번 연구는 한국화학연구원 기본사업, 과학기술정보통신부 연구개발특구육성사업 및 산업통상자원부 산업핵심기술개발사업 지원으로 수행됐다.

  • 등록일2022-11-02
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