화학반응시간 1만분의 1초까지 조절기술 세계 최초 개발

국내 연구진이 세계 최초로 화학반응이 일어나는 동안 나타났다가 사라지는 분자를 신속하게 잡아서 원하는 화학반응만 일으킬 수 있게 하는 기술을 개발했다.

미래창조과학부는 김동표 포항공대 교수팀이 분자의 반응시간을 1만 분의 1초까지 조절할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다고 5일 밝혔다.

화학반응이 일어나는 중에 잠깐 나타났다가 사라지는 분자를 ‘반응중간체’라고 한다. 반응중간체는 여러 물질과 동시에 결합해 원치 않는 반응을 일으키거나, 반대로 원하는 화학반응을 일으키지 못하고 사라져 버린다. 이때 걸리는 시간은 수십만 분의 1초 이하로 매우 짧다. 반응중간체는 다루기 까다로운 만큼 아직까지 이 반응중간체를 제어해 활용할 수 있는 기술은 없었다.

김동표 포항공대 교수팀은 최근 반응중간체가 생기고 사라지는 시간 안에 화학반응을 진행하면 반응중간체를 이용해 원하는 물질을 만들 수 있다는 사실을 찾아냈다. 연구팀은 실제 반응을 일으킬 수 있는 미세반응기를 설계해 제작했다.

미세반응기는 머리카락 굵기보다 가느다란 파이프와 좁쌀보다 작은 저장소로 구성됐다. 각각의 반응물질이 반응기의 가느다란 파이프를 타고 흐르다가 만나 파이프 안에서 반응을 일으키는 식이다. 연구팀이 반응기에서 화학반응을 일으키자 반응시간이 1만분의 1초보다 짧을 때는 원하는 화합물만 생산된다는 것을 실제로 확인했다. 연구팀은 “사납게 날뛰는 야생마 무리를 붙잡아 길들이는 것처럼 다루기 어려운 분자를 신속하게 붙잡아 원하는 반응을 일으키는 기술”이라고 설명했다.

김 교수는 “미세반응기로 분자 반응 시간 영역을 1만분의 1초까지 통제할 수 있다는 것을 세계 최초로 규명해 앞으로 고순도의 의약품과 천연물 등 화학약품을 경제적으로 합성할 수 있는 토대를 마련했다”고 연구의 의의를 밝혔다.

이번 연구는 미래부 기초연구사업 지원으로 수행했으며 연구결과는 국제학술지 ‘사이언스’(Science) 6일자 온라인판에 실렸다.

김수미 기자 [e-mail]