연구성과

김동표 교수 연구팀, 통제 불가능한 분자를 1만분의 1초 조절하는 기술 세계 최초 개발

2016-05-09124
김동표 교수 연구팀

화학합성 도중에 형성되는 초단수명 반응중간체는 구조변화 혹은 분해가 매우 빨라서, 마치 사납게 날뛰는 야생마와 같이 다루기가 어려운 분자물질이다. 현재까지 이를 제어할 수 있는 기술이 없어, 순도가 낮은 혼합물을 생산하여 분리 정제하는데 시간과 고비용이 발생하였다.
 
쉽게 말하면, 사람이 통제할 수 없을 정도로 매우 빠르게 생성과 분해, 변화 등이 무분별하게 진행되기 때문에, 길들이기 어려운 야생마와 같이 반응과정을 조절할 수가 없었다.
 
따라서 반응 중간체의 구조가 변하지 않는 찰나에 원하는 반응을 일으켜 한 종류의 분자물질만을 고순도로 생산하고, 다른 쓸모없는 반응들은 일어나지 않도록 통제하는 기술이 시급하다.
 
이에 대해 POSTECH 화학공학과 김동표 교수 연구팀과 일본 교토대 준이치 요시다(Jun-ichi Yoshida) 교수 연구팀의 공동연구를 통해 인간이 통제 불가능했던 분자의 반응시간 영역을 새로운 화학공학 기술인 미세반응기로 1만분의 1초까지 통제하는 고효율 화학합성 기술을 개발했다.
 
연구팀은 다양한 변화 가능성이 있는 초단수명 분자물질을 1만분의 1초 내에 활용할 수 있는 특수반응 장치와 합성기술을 개발하여 한 가지 물질만을 고순도로 연속 생산하는 기술을 개발하였다.
 
본 연구단에서 자체 개발한 폴리이미드 필름 기반의 미세반응기는 극저온에서도 구동이 가능하며, 높은 내압성과 분자의 반응시간 영역에서도 우수한 혼합성능을 가지도록 개발하였다.
 
특히, 활성화된 반응 중간체의 일련의 화학반응 과정 (1차 반응, 반응 중간체의 형성, 반응 중간체의 구조 변화조절, 2차 반응) 이 1만분의 1초 내에 완벽히 순차적으로 일어나도록 하여, 원하지 않는 반응을 억제, 혼합물 분리가 필요 없이 고순도 화합물을 생산하였다.
 
본 연구에서 가장 중요한 점은, 지금까지 접근하지 못했던 분자의 반응시간 영역을 인간이 조절할 수 있게 되었다는 것이며, 이는 기존 반응과정과는 다른 새로운 결과를 만들어 냈다는 것에 큰 의미가 있다.
 
수명이 매우 짧아 인간이 통제 불가능했던 분자의 반응시간 영역을 1만분의 1초까지 조절할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발함으로써, 향후 고순도 신약 및 화학약품을 경제적으로 생산할 수 있는 기술기반을 마련하였다
 
연속 합성공정 시스템으로 단수명 반응 중간체를 선택적으로 붙잡아 골라내는 기술을 여러 화합물 합성에 적용할 경우, 약물합성이나 신물질 개발에 있어서 고비용의 다단계 공정을 거치지 않고, 혼합물의 분리가 필요 없는 고효율 합성을 이룰 수 있게 된다.
 

특히 의약품 합성, 천연물 합성 등에 있어서, 구조의 조절은 매우 큰 난제로 남아 있기 때문에, 본 연구의 기술이 크게 활용될 수 있다. 뿐만 아니라, 기존에 불가능하던 새로운 합성 경로를 통해 반응을 조절하기 때문에, 다양한 신약과 가치 있는 화합물의 개발을 더욱 발전시킬 수 있다.

* 본 보도자료는 미래창조과학부에서 배포 되었습니다.