“화학반응 메커니즘을 혁신적인 방법으로 디자인합니다”
“화학반응 메커니즘을 혁신적인 방법으로 디자인합니다”
  • 임성희 기자
  • 승인 2021.09.30 16:50
  • 댓글 1
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 “화학반응 메커니즘을 혁신적인 방법으로 디자인합니다”

 

"저는 절대적인 진리는 없다고 생각하고 있어요. 기존에 굳게 형성된 패러다임을 깨려는 시도가 제 연구의 시작입니다" (사진 임성희 기자)
"저는 절대적인 진리는 없다고 생각하고 있어요. 기존에 굳게 형성된 패러다임을 깨려는 시도가 제 연구의 시작입니다" (사진 임성희 기자)

chemistry, 화학은 요즘 과학용어보다는 생활용어로 많이 쓰이는 것 같다. ‘케미가 좋다’라는 말이 그것인데, 상호 간의 죽이 잘 맞는다, 궁합이 좋다, 등으로 해석할 수 있다. 그렇다면 화학에서 ‘물질들을 궁합이 잘 맞게 합성시키려면 어떤 방법을 써야 할까?’ 방법을 어떻게 보냐에 따라 연구자들의 연구 분야도 다양해지는데, 유기화학과 전기화학을 융합해 효율적인 합성방법론을 제시하겠다는 신진연구자의 포부가 눈에 띈다. 

세계적인 최첨단 연구, 유기화학과 전기화학 접목 도전
“저는 유기화학자고, 그중에서 유기화합물을 합성하는 새로운 방법론을 개발하고 있습니다. 어떤 물질을 만들겠다는 목표지향적인 유기합성보다는 화학반응의 지름길을 만들어줄 수 있는 새로운 방법을 탐구하는 방법론자라고 소개하고 싶습니다”라고 김현우 교수는 다부지게 자신을 소개했다. 그가 새로운 방법론의 핵심으로 잡은 것이 바로 유기화학과 전기화학의 융합이다. 카이스트에서 학사·석사·박사를 마친 후 미국 뉴욕주 코넬대학에서 박사후과정을 통해 접한 새로운 학문이다. “유기화학과 전기화학의 융합은 약 3~4년 전 미국에서 활발하게 연구되기 시작됐고, 제 포스닥 지도교수님이 스타터그룹이셨어요. 그래서 새로운 학문을 접하고, 연구하면서 이화여대에 부임할 수 있었습니다” 수 세기 동안 정립된 정통적인 유기합성 방법론에서는 주로, 열, 촉매 또는 고에너지 화합물을 이용한 분자 활성 전략을 통해 고부가가치의 유기화합물을 합성해왔다. 하지만 촉매로 활용하는 물질들이 희귀금속인 경우가 많아, 좀 더 효율적인 방법론이 필요하던 차에, 4차산업 혁명 시대를 맞아 시대 흐름에 맞는 지속가능성의 관점에서 새로운 형태의 촉매로 두 분야의 융합을 주목한 것이다. “전기유기반응은 기존 유기 합성법으로는 접근할 수 없었던 화학 결합을 형성하거나 기존 화합물의 특정 결합을 선택적으로 끊는 방법을 제공합니다” 이런 특징 때문에 전기유기합성 방법론이 연구되긴 했지만 대부분 과정보다는 기존 방법의 대체에 초점이 맞춰져 있었고, 김현우 교수는 새로운 반응 시스템 개발에 도전해 전기유기화학반응의 새로운 패러다임을 구축하겠다는 각오다. 그는 이것을 화학반응 매커니즘을 디자인한다고 설명했다.

환경친화적이며 지속가능한 차세대 유기합성 연구
신진연구자의 열정과 패기가 두드러지는 김현우 교수는 기존 학문적 패러다임은 언제든지 바뀔 수 있다는 생각으로 연구에 임한다. 기존 연구를 부정하는 게 아니라 연구자가 충분히 가질 수 있는 합리적인 학문적 의심이다. “너무 자명하고 진리라고 믿는 학문적 내용이 있는데 한 시대를 풍미하는 패러다임일 뿐이지 절대적인 진리는 없다고 생각하고 있어요. 기존에 굳게 형성된 패러다임을 깨려는 시도가 제 연구의 시작입니다. 과정은 항상 고통스럽지만, 그 과정에서 희열이 생기는 것 같아요” 그는 ’지속가능 유기반응 연구실‘을 운영하며 자연에서 얻을 수 있는 풍부한 화학 원료들로부터 효율적인 합성방법론을 연구하고 있다. 특히 전기에너지와 빛에너지에 관심이 많다. ‘지속가능’을 추구하는 연구특성상, 차세대 에너지원으로 주목받는 것들을 촉매로 활용해 새로운 길을 개척하겠다는 거다. 올해 선정된 ‘전기화학적으로 생성된 라디칼을 이용한 이례적 선택성의 탄화수소 산화 반응 개발’ 과제도 같은 선상에 있는 연구주제로 전기화학, 전이금속 융합 촉매 시스템을 통해 이례적 안정성을 가지는 산소 및 불소원자 라디칼을 생성해 고부가가치 화합물 합성에 응용한다는 계획이다. “새로운 불소원자 라디칼에 기인한 이례적 선택성의 올레핀 및 탄소-수소 결합 불소화 반응을 개발하려고 합니다” 이런 방법론은 고부가가치 화합물 즉, 약물 분자구조에 활용돼 신약후보물질을 만들어 낼 수 있다. 그는 기초연구실로 운영되는 ‘상호협동성 융합촉매반응 개발 연구’에 신진연구자로 참여하며 금속촉매 반응, 전기 촉매반응, 광촉매 반응 및 플로우 반응의 유기적 결합을 통해 산화/환원 반응 전위 및 반응속도의 선택적 조절이 가능한 신개념의 차세대 상호 협동성 융합 촉매반응 시스템을 개발하고 있다. “환경친화적이며 지속가능 에너지에 기반을 둔 새로운 촉매반응 시스템의 개발 연구를 세계적으로 선도하며 차세대 유기합성 방법을 제공할 것입니다”

김현우 교수는 “변화에는 고통이 수반됩니다. 학생들이 안정적인 선택보다는 잠재력을 발휘할 수 있는 도전으로 고차원적인 성장과 긍정적인 변화를 마주하길 바랍니다”라고 밝혔다.(사진=임성희 기자)
김현우 교수는 “변화에는 고통이 수반됩니다. 학생들이 안정적인 선택보다는 잠재력을 발휘할 수 있는 도전으로 고차원적인 성장과 긍정적인 변화를 마주하길 바랍니다”라고 밝혔다.(사진=임성희 기자)

“흙 속의 진주를 찾는 진리탐구가 내 역할”
“제 박사과정 지도교수님이 기초과학연구원 분자활성 촉매반응 연구단장으로 계신 장석복 교수님이세요, 세계 최정상 화학자 반열에서 변함없이 진리탐구에 매진하고 계시며 연구자로서의 철학과 마인드에 가장 많은 영향을 주신 분이세요, 매우 감사드려요. 그리고 제가 작년 학교에 부임 이후 코로나 팬데믹으로 제대로 된 대면수업을 아직 못하고 있는데요, 그럼에도 제 연구분야에 관심을 갖고 연구실에 지원하여 연구에 참여하는 대학원생 및 학부 학생들에게도 고마운 말을 전하고 싶어요” 연구와 실용화의 갈림길에서 두 마리 토끼를 잡고자 노력하지만 자연과학자로서 새로운 진리탐구에 더 관심이 간다는 김현우 교수. 흙 속에서 진주를 찾듯, 진리를 탐구해나가는 그의 연구자로서의 행보를 응원한다.
 

[이슈메이커=임성희 기자]


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우리늘 2021-09-30 18:04:49
멋집니다. 미래의 대한민국 과학의 기둥으로 발전하시길.

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