KRICT 한국화학연구원

KRICT 스토리 '케미로 와요, 을마나 재밌게요!" 귀요미 화학자들의 우당탕탕 실험기       ‘이렇게 귀여우면 반칙인데….’ 화학연 최고의 귀염둥이라 자부해 온 저 케미보다 더 작고 소중한 존재들이 화학연을 찾아왔습니다. 바로 ‘제1회 케미로와요’의 참가자들인데요. 발목까지 내려오는 커다란 실험가운에 새끼오리들처럼 종종걸음 한 줄로 인솔자를 따라다니는 모습에 보는 사람마다 환한 웃음을 감추지 못합니다. 반가우면서도 조금은 샘이 나는 마음으로 이들의 뒤를 따라가 봤습니다.   우리가 살아가는 세상과 화학은 떼려야 뗄 수 없는 불가분의 관계입니다. 가장 기본적인 의식주부터 한여름 소중한 피부를 지켜주는 선크림과 화장품, 아픈 몸을 일으키는 약과 집 나간 입맛도 돌아오게 만드는 감미료들, 그리고 밥친구 스마트폰까지 내 모든 일상이 화학이 탄생시킨 소재와 제품들로 유지되고 있지요. 하지만 화학으로 더 밝고 이로운 세상을 만들어 가는 과학자들의 모습에 대해서는 그리 아는 게 많지 않습니다. 이에 따라 국내 유일의 화학 관련 국책연구기관인 화학연은 그간 화학창의 콘텐츠 공모전, 케미러브 서포터즈, 젊은 연구자들의 재기발랄 직장생활 토크쇼, 유명 유튜버들과의 콜라보까지 최신 미디어 전반에 걸친 다양하고 참신한 기획으로 화학기술 홍보와 소통에 힘써왔는데요. 올해 여름에는 과학자를 꿈꾸는 청소년들의 진로 탐색을 돕는 연구현장 체험 프로그램 ‘케미로와요’를 통해 더욱 친밀하고 생동감 넘치는 국민 소통의 자리를 마련했습니다.     여름방학을 맞아 올해 처음으로 개최된 제1회 케미로와요는 지난 7월 22일부터 24일까지 사흘에 걸쳐 화학연 대전 본원 일대에서 펼쳐졌는데요. 오전 오후로 나눠진 프로그램에 따라 모두 54명의 초·중·고 과학 꿈나무들이 교과서에나 볼 수 있었던 화학실험과 연구현장을 실제로 체험하며 유익하고 즐거운 한때를 보냈습니다.   7.22.(월) 한국화학연구원에서 청소년 대상 화학 체험 프로그램인 '제1회 케미로와요!' 행사가 개최되었다.       참가자들은 블루보틀·커피박 방향제 만들기(초등학생), 포도당 검출 반응·살리실산 세정제 만들기(중학생), 발광반응·화학평형 반응 실험(고등학생) 등 연령별 수준과 교과 과정 연계를 고려한 실험을 통해 다양하고 놀라운 화학의 세계에 흠뻑 빠져들었습니다. 이와 함께 기후변화 대응 연구가 한창인 CO2에너지연구센터 이진희 박사 연구실 등을 찾아가 점점 더 푹푹 찌는 여름과 무서워지는 기상재난들의 이유를 알아보고, 이를 막기 위한 과학자들의 노력과 함께 지구를 살리기 위해 각자 실천할 수 있는 일들을 생각해보는 시간도 가졌답니다.       대전 신평초등학교에서 온 4학년 임하랑 어린이는 “원래 과학에 관심이 많았는데 이렇게 직접 화학실험을 해보니 너무 신기하다”며 과학자가 미래의 꿈이 되었다는 소감을 밝혔는데요. 어린이들의 눈높이에서 열과 성을 다해 견학 행사에 임해준 이진희 박사도 “학생들에게 막연하게만 느껴질 수 있는 환경문제 해결을 위해 연구자들이 어떻게 노력하고 있는지를 실제로 보여줄 수 있는 좋은 기회였다”면서 “어린이들이 직접 실험과 연구현장을 경험할 수 있는 이런 시도가 더 자주 있으면 좋겠다”는 바람을 전했습니다.     이번 행사를 주관한 이영국 화학연 원장은 “앞으로도 자라나는 화학 꿈나무들뿐만 아니라 더 많은 국민들과 함께 화학의 역할과 가치를 나누는 소통의 장을 마련할 계획”이라고 힘주어 말했는데요. 지구를 위해, 모두를 위해 힘찬 날갯짓을 시작한 ‘제1회 케미로와요’가 더 많은 청소년들에게 신나고 유익한 화학 체험의 장으로 성장할 수 있도록 많은 격려와 응원 부탁드립니다.

  KRICT 포커스 코로나가 또? 반복되는 감염병에 딱 '약물 재창출'       꺼진 불로 알았던 코로나19 바이러스의 재유행 가능성에 방역당국이 바짝 긴장하고 있습니다. 지난달 100명대였던 국내 코로나19 입원환자 수가 8월 들어 800명대로 치솟는 등 예사롭지 않은 증가추이를 보이고 있기 때문입니다. 방학과 휴가가 끝나는 이달 하순부터 바이러스 확산세가 절정에 이를 수 있다고 본 정부는 연일 대응 수위를 높이며 시민들의 주의를 당부하고 있습니다.       Chapter 01 엉뚱한 곳에서 더 빛나는 치료제들       코로나19 재확산 조짐에 진단키트와 치료제의 수요도 다시 폭증하는 분위기입니다. 이미 일부 지역에서는 한꺼번에 수요가 늘면서 치료제 품귀 현상이 빚어지면서 질병청이 의료계, 대한약사회 등과 함께 경구용 치료제의 신속한 추가공급 계획을 세우고 있다고 전해지고 있습니다. 제약업계 역시 갑자기 늘어난 주문량을 맞추기 위해 제품 생산에 박차를 가하고 있다고 전해지고 있지요. 아닌 밤중에 홍두깨 같은 코로나 소식에 다시금 주목을 받고 있는 뉴스도 있습니다. 바로 화학연 김성준 박사팀의 새로운 코로나 치료제 연구입니다. 의약학 분야의 저명 국제저널(Signal Transduction & Targeted Therapy)을 통해 발표된 이번 연구 성과는 특히 이미 다른 질병 치료에 쓰이고 있거나 개발 중인 약물의 용도를 바꿔 코로나19 치료제로 활용할 수 있는 약물 재창출(drug repositioning)의 선도적인 사례가 될 수 있다는 점에서 보건당국과 신약업계의 관심이 매우 높은데요. 이미 안전성이 확인된 기존 약물의 용도를 바꾸는 약물 재창출은 신약 개발 기간과 비용을 대폭 줄일 수 있다는 게 큰 장점입니다. 특히 빠르고 신속한 대응이 필요한 감염병 분야에서 더욱 효과적인 치료 전략으로 꼽혀 왔는데요. 원래 에이즈 치료제로 개발됐다가 코로나19 치료제로 긴급사용 승인을 받은 팍스로비드가 대표적이지요.     노보노디스크 세마글루타이드 성분 당뇨병 및 비만 치료제 오젬픽, 위고비 제품사진.     이외에도 기존 약물의 효과를 재발견한 사례는 다양합니다. 해열·진통제로 알려졌지만 심혈관질환용으로 더 많이 처방되는 아스피린, 협심증 치료제로 개발됐는데 엉뚱하게도 발기부전 치료제로 대박을 친 비아그라, 전 세계 탈모인들의 희망으로 떠오른 고혈압 약 미녹시딜 등이 유명한 약물 재창출의 사례인데요. 최근에는 미국에서 비만 치료제로 선풍적 인기를 얻고 있는 당뇨병 치료제 위고비와 오젬픽의 국내 출시 소식도 많은 이들의 관심사가 되고 있습니다.       Chapter 02 코로나19의 빠른 전염, 원인은?   김성준 한국화학연구원 의약바이오연구본부 책임연구원 연구팀이 규명한 코로나19 바이러스 복제·증식 원리 개념도     화학연이 코로나 치료제로서의 새로운 가능성을 타진 중인 ‘EGFR 표적 억제제’는 폐암 치료제입니다. 그간 화학연 연구진은 코로나19 바이러스의 빠른 전염성을 면밀히 분석하며 발생주기가 점점 짧아지고 있는 새로운 감염병에 대비해 왔는데요. 코로나19 바이러스가 인체 세포에 들어온 후 아주 짧은 기간 내에 대량 복제가 일어나는 원인이 세포 속 미토콘드리아와 EGFR의 역할 변형 때문임을 규명했습니다. 세포 내 소기관인 미토콘드리아(Mitochondria)는 우리 몸의 세포가 사용할 에너지(ATP)를 만드는 발전소 역할과 함께 세포의 사멸 과정에도 중요한 작용을 합니다. 아주 오래 전에는 자유롭게 독립 생활을 하던 원핵생물이었는데 어느 순간 세포와 공존을 선택하며 진핵생물로 진화하게 되었다는 신기한 세포 내 공생설의 주인공이기도 하지요. EGFR(Epidermal Growth Factor Receptor)은 세포의 성장·분화 신호를 세포 바깥에서 안으로 전달하는 단백질의 일종으로 인체 표면이나 장기 표면을 덮고 있는 세포의 성장과 분화에 관련된 상피세포 성장인자 수용체인데요.   Chapter 03 선도적인 약물 재창출 연구로       화학연 연구진은 코로나19 바이러스가 우리 몸의 세포에 침입하면 미토콘드리아의 구조와 기능을 신속하게 변화시켜 바이러스 복제에 필요한 에너지를 비정상적으로 과도하게 생성시킨다는 것을 밝혀냈습니다. 이와 함께 세포의 성장신호를 활성화하는 EGFR을 교묘히 유도해 바이러스 대량 증식에 활용한다는 사실도 발견했습니다. 이렇게 대량 복제된 코로나19 바이러스가 감염자의 인체 밖으로 퍼지며 전파 확률이 크게 높아진 것이지요. 연구진은 이런 미토콘드리아와 EGFR의 비정상적 상황을 효과적으로 제어할 약물도 찾기 위해 다양한 용도의 치료제들을 탐색했습니다. 기존에 FDA에 승인된 폐암 치료제와 갑상선암 치료제 등 12가지 EGFR 표적 억제제를 활용한 것인데요. 이 가운데서도 특히 갑상선암 치료제 반데타닙의 코로나19 항바이러스 효능이 가장 뛰어난 것을 확인했습니다. 또한 반데타닙이 알파, 베타, 델타, 오미크론 등 다양한 변종 바이러스에 대해서도 항바이러스 효능이 매우 우수함을 추가로 확인할 수 있었습니다.     코로나19 바이러스의 빠른 대량 증식 원리와 더불어 기존 치료제의 신속한 약물 재창출 가능성을 함께 보여준 이 연구는 그간 부진했던 국내의 약물 재창출을 통한 코로나19 치료제 개발에 새로운 전기가 될 것으로 보입니다. 이와 함께 예상 못한 코로나 재유행 상황을 맞아 신·변종 감염병에 대한 지속적인 연구개발의 중요성을 새삼 다시 일깨운 사례라는 점에서 더 각별한 의미를 갖고 있는데요. 코로나19의 엔데믹 선언 이후 빠르게 관심이 식어버린 상황에서도 묵묵히 국민 건강을 지키기 위한 연구에 매진하고 있는 화학연의 감염병 연구자들에게 더 큰 격려와 성원의 박수를 부탁드립니다.  

KRICT 스페셜   폭주하는 '리튬'을 얌전하게       잇단 전기차 화재에 ‘전기차 포비아’(공포증)가 확산되고 있습니다. 전기차의 리튬이온 배터리는 한 번 불이 붙으면 계속해서 다른 셀로 불이 옮겨 붙으며 순간 최고온도가 1,900℃까지 치솟는 열폭주 현상 때문에 공동주택이 많은 우리나라 특성상 자칫 대형 참사로 번질 가능성이 높습니다. 앞서 6월 발생한 화성 아리셀 공장 사고 역시 리튬 배터리의 열폭주가 많은 사상자를 낳는 원인이 되었지요. 각각 이차전지와 일차전지에서 시작된 이들 두 유형의 사고를 하나로 묶는 공통의 키워드는 ‘리튬’입니다.       Chapter 01   미세한 수분에도 격렬한 반응   <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnziznzcyoda3mzez.bfgka63itcsfqqtercplb9a7hvitknspl_chk82hbmwg.gdamt3ys7nreumjssbcfjsm7j2uqmynljbjzwpg8zsmg.png="" mjaynda4mtzfmjuy="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; box-sizing: unset; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;">원자번호 3번 리튬(lithium)은 수소, 헬륨과 함께 138억 년 빅뱅 우주에서 가장 먼저 만들어진 세 가지 원소 중 하나입니다. 처음 그 존재를 이해한 것은 19세기 스웨덴의 화학자 아르프베드손으로 물속에 집어넣으면 부글부글 끓어오르다가 폭발하는 독특한 성질의 원소를 발견했지요. 리튬은 대기 중의 미세한 수분에도 격렬한 화학반응을 일으킬 만큼 민감한 까닭에 자연 상태에서는 발견될 일이 없었습니다. 주로 돌이나 소금호수의 암염 속에서 다른 광물들과 함께 숨어 있었는데요.     20세기 들어 칠레, 호주, 미국, 중국, 캐나다, 볼리비아 등지에서 상당한 매장량이 확인되었고 전자산업의 급격한 발전과 맞물려 현대 사회의 필수 에너지 저장 소재로 각광을 받기 시작했습니다. 높은 에너지 밀도 덕분에 작고 가볍고 오래가며 용량도 큰 전지를 만들 수 있었기 때문입니다. 1970년대에 처음 개발된 리튬전지는 재충전이나 재사용이 안 되는 일회용 일차전지입니다. 초기에는 안전성 문제 때문에 주로 우주 분야에서 제한적으로 사용되다가 지속적인 상용화 과정을 거쳐 현재는 시계, 카메라, 온도계, 계산기, 경보장치, 심장박동조절기, 야전에서 충전이 어려운 군용장비까지 오랜 작동 시간이 필요한 전자제품 대부분에서 이용되고 있지요. 1980~90년대에는 충·방전이 가능한 리튬이온 이차전지 개발이 활발히 이뤄졌습니다. 스마트폰, 노트북, 전기차의 배터리로 잘 알려진 리튬이온 이차전지는 양극과 음극, 전해질, 분리막의 4대 요소로 구성됩니다. 충전 시에는 양극에서 음극으로 리튬이온이 이동하고(넘어가고), 방전 시에는 음극에서 양극으로 다시 이동하여 제자리를 찾는데요. 양극과 음극 사이의 분리막은 리튬이온의 통로 기능과 동시에 두 극의 단락(short)을 막는 절연층 역할을 합니다.       Chapter 02   여전히 계속되는 불안감       리튬 배터리는 이렇게 짧은 시간 빠른 발전으로 인류의 생활방식을 과거와 전혀 다른 양상으로 뒤바꾸며 21세기 에너지 혁명의 대세가 되었습니다. 휴대용 가전과 전기차부터 대용량 에너지 저장장치(ESS)에 이르기까지 이제 리튬 배터리가 없는 세상을 상상할 수도 없을 만큼 현대사회의 필수 동력원으로 자리를 잡은 것이지요. 하지만 여전히 가장 큰 약점인 화재 가능성이 해소되지 않으며 편리함과 불안감이 함께 자라고 있는 상황인데요. 이에 따라 전 세계적으로 폭발적인 반응성의 리튬을 대신할 물질을 찾는 연구가 계속되고 있지만 아직까지 리튬만큼 에너지 밀도와 효율이 높고, 또 상대적으로 안전한 대체재는 발견하지 못하고 있습니다. 최근 전기차 화재의 대안으로 주목받는 차세대 전고체 배터리 역시 리튬이온 배터리의 일종입니다. 다만 가연성의 액체 전해질 대신 내열성과 내구성이 뛰어난 고체를 전해질로 이용해 단락으로 인한 화재 가능성을 크게 낮추고 있는 것이지요. 하지만 고체 전해질은 액체 전해질에 비해 리튬이온의 이동 속도가 느려 출력과 수명의 한계가 분명하고, 화재의 가능성 역시 낮다고는 해도 완전히 배제할 수는 없는 만큼 이를 해결하기 위한 연구개발이 한창인데요.       리튬이차전지 복합소재 개발한 한국화학연구원 연구팀, 왼쪽부터 정상윤 학생연구원, 김도엽 책임연구원     정부가 선정한 글로벌TOP전략연구단의 5개 주관기관 중 한 곳으로 ‘시장선도형 차세대 이차전지 혁신 전략연구단’을 이끌고 있는 화학연 역시 전고체·리튬금속·리튬황·리튬공기 등의 신개념 이차전지 개발과 더불어 우리나라가 고밀도·고성능 등 핵심기술 전반에서 세계 최고의 경쟁력을 자랑하는 리튬이온 배터리의 안전성을 높이기 위한 연구에 더욱 박차를 가하고 있습니다. 최근 김도엽 박사 연구팀이 개발한 ‘고안전성 리튬 복합소재’가 대표적입니다.         Chapter 03   마구잡이 성장 ‘덴드라이트’를 막아라     지난 1월 발표된 화학연의 고안전성 리튬 복합소재 기술은 현재 가장 많이 사용되는 리튬이온 이차전지와 차세대 이차전지 공통의 문제점이 되고 있는 덴드라이트(dendrite)의 마구잡이식 성장을 억제하는 기술입니다. 덴드라이트는 전지의 음극 표면에 생기는 나뭇가지 모양의 결정인데요. 양극에서 전해액을 통해 이동한 리튬이온이 리튬 음극 표면에서 사방으로 가지를 뻗으며 자라는 현상입니다. 너무 크게 자라면 양극과 음극을 분리하는 분리막을 뚫고 단락을 일으키거나 전류를 급격히 증가시켜 화재를 유발하곤 하지요.     화학연 연구팀이 새로 개발한 이차전지 음극 복합소재는 기존의 복합소재 제조 기술이 고온 등의 조건에서 리튬과 반응하는 방식인 것과 달리, 리튬이온을 잘 전달하는 알루미늄 도핑 리튬 란타튬 지르코네이트 고체전해질 소재를 리튬금속과 물리적으로 반죽하는 매우 손쉬운 방법을 사용하고 있습니다. 이 새로운 리튬 복합소재는 테스트 결과 고체전해질 소재를 포함하지 않은 리튬금속과 비교해 덴드라이트가 고르게 안정적인 형태로 성장해 화재 안전성을 크게 낮출 뿐만 아니라 전지의 수명도 3배 이상 증가하는 것이 확인됐습니다. 또한 충·방전 속도도 일정 조건에서 20% 이상 증가했지요. 화학연의 이번 연구 성과는 최근 빈번해지고 있는 리튬 배터리 화재 사고의 방지뿐만 아니라 차세대 이차전지 개발의 실마리까지 동시에 제시하고 있다는 점에서 국민과 관련 산업계 모두의 많은 주목을 받고 있는데요. 화학연의 혁신적인 이차전지 기술 개발 노력이 더욱 안전하고 경제적인 한국산 이차전지 탄생의 마중물이 되기를 기원합니다.  

KRICT 스토리 다둥이 김 박사 가족의 팀플레이   결혼도 출산도 드문 시절인 까닭에 이들의 가족사진이 괜히 더 흐뭇해 보입니다. 혼자 살다가 둘이 살기로 결심하는 것도 어려워지고 있는 마당에 하나 둘도 아닌 셋이나 되는 자녀와 함께 살아가기를 선택한 부부의 결심은 더욱 특별하게 느껴집니다.     한여름 햇살보다 쨍한 아이들의 웃음소리를 따라 화학연의 녹색 정원으로 향했습니다. 더위도 잊은 채 잔디밭을 뛰어다니는 아이들을 쫓으며 김선미 박사 부부의 이마에도 어느새 송글송글 땀방울이 맺힙니다.         결혼은 인생에서 가장 행복한 순간 중 하나입니다. 하지만 결혼생활을 유지해 나가는 일은 그리 만만치 않습니다. 서로 다른 삶을 살아온 두 사람이 시시콜콜한 습관부터 삶을 대하는 자세까지 수많은 다름을 이해하고 맞춰가다 보면 삐걱거림을 피할 수 없습니다. 하지만 자주 투덕거리던 부부도 어느 순간 사소한 다툼을 뚝 그치게 되는 때가 있습니다. 육아라는 공동의 난제와 만나게 될 때입니다. 아이라는 낯설고 특별한 존재를 보살피며 한마음으로 팀플레이를 하게 되지요.       김선미 책임연구원(화학분석센터)은 서울대 박사학위 과정 중에 첫아들 가온이를 낳았습니다. 학교의 제도적인 배려가 부족한 가운데서도 교내 엄마모임 등을 통해 여러 도움과 조언을 받았는데 육아와 학업을 병행했지요. 지도교수도 육아와 학업을 병행하는 그를 지지하고 배려해준 덕에 무사히 졸업을 했고, 연구 교수로 일하며 둘째아들 라온이, 셋째 딸 다온이를 낳았습니다.   아이가 셋이 되자 맞벌이 부부는 더욱 바빠졌습니다. 컴퓨터를 거실로 옮겨 일을 하며 아이들을 돌보고, 어린이집에서 오는 아이를 하원 시킨 뒤 다시 직장에 나가는 날도 많았습니다. 부부 중 한 사람이 아이들을 볼 수 있는 주말과 휴일이 차라리 업무에 온전히 집중할 수 있는 골든타임이 되곤 했지요. 하지만 부부가 맞벌이를 하며 셋이나 되는 아이들의 육아까지 감당하기란 한계가 분명한 일이었습니다. 그래서 선택한 동생 가족과의 공동육아. 김 박사 부부와 아이 셋, 여동생 부부와 갓 태어난 아기, 친정엄마까지 9명의 대식구가 복작거리며 한 집에 살던 기억은 지금까지 모두에게 재미있고 소중한 추억입니다.           코로나19 바이러스가 맹위를 떨치기 시작한 2020년 초, 이들 다섯 식구의 삶에도 큰 변화가 찾아왔습니다. 김 박사가 화학연 화학분석센터의 연구원 공채에 합격한 것입니다. 화학물질이 인체에 미치는 영향을 연구해온 그에게 플라스틱 첨가제, 난연제, 코팅제, 화장품처럼 다양한 물질로 이뤄진 혼합화학물질의 알려지지 않은 복합 위해성을 분석하고 예측모델을 개발하는 일은 더없이 흥미롭고 매력적인 도전의 대상이었습니다.     그가 새롭게 도전해야 할 일은 또 있었습니다. 태어나 자라고 결혼해 아이를 낳은 오랜 삶의 터전을 떠나 대전이라는 새로운 환경에 뿌리를 내려야 한다는 것이었지요. 합격통보 한 달 만에 입사를 해야 하는 상황이라 김 박사 먼저 부랴부랴 기숙사에 짐을 푼 뒤 두 달 후에야 비로소 온 가족이 낯선 도시에 둥지를 틀게 됩니다.         이들 부부는 자녀들에 대한 꿈이 있습니다. 스스로 충만한 삶을 선택할 수 있는 용기, 맡은 일에 대한 책임감과 더불어 자신뿐만 아니라 다른 사람도 함께 생각할 수 있는 배려심의 좋은 어른으로 성장하기를 바라는 것이지요. 그런 점에서 상대적으로 서울보다 덜 팍팍하고 여유로운 대전의 분위기가 자녀들의 인성교육에는 더 나은 환경으로 여겨졌습니다. 하지만 학령기에 접어들며 이제 부모 품에서 벗어나 스스로 세상에 나아갈 아이들을 돌보기 위해서는 또 다른 큰 결심이 필요했습니다. 부부 중 누군가 하나는 전적으로 가사와 양육에 몰두해야 한다고 판단한 것이지요.     이들은 다둥이 가족, 타향으로의 이주라는 보기 드문 선택으로 넘어 또 다른 사회·문화적 도전에 나섰습니다. 전업주부가 되기로 결정한 남편이 어쩌면 직장생활보다 더 촘촘하고 바쁘게 돌아가는 집안일에 적응하기란 쉽지 않은 일이었습니다. 아침을 준비하고, 세 아이를 깨워 씻기고 먹이고, 학교와 어린이집에 보낸 뒤 뒷정리를 하다 보면 금세 점심시간입니다. 간단히 본인 식사를 마치고 하원해 돌아오는 막내를 반겨주고 나면 이제 더 바쁜 오후가 기다립니다. 자신들의 의사에 따라 학원이나 개인학습을 선택한 아이들의 방과후 일정을 챙긴 뒤 저녁식사 준비에 들어가면 어느새 어슴푸레 해가 저물고 있지요. 오후 7~8시 정도에 귀가하는 아내, 아이들과 함께 식사와 설거지를 마치고 나면 비로소 시계초침처럼 빈틈없이 돌아가던 하루 일과가 무사히 마무리됩니다. 김 박사는 “또래의 기혼자들 이야기를 들어보면 나처럼 여유 있는 여성이 없더라”는 말로 어려운 결정을 해준 남편에 대한 고마움을 표현하는데요.         세 아이들에게 엄마, 아빠는?       부부가 한 팀, 아이들이 한 패를 이뤄 운동경기를 하면 이제 큰 점수 차로 지는 게 당연해질 만큼 무럭무럭 잘 자라준 가온, 라온, 다온 세 자녀를 보며 김 박사는 요즘 이들 가족의 첫 해외여행을 꿈꾸곤 합니다. 결혼 20주년을 맞아 세 아이의 부모라는, 조금은 낯설고 특별한 세상을 함께 헤쳐 온 부부의 팀플레이도 기념할 겸 말이지요. 독일 철학자 플라스펠러는 “부모가 된다는 것은 철학적 모험”이라고 이야기합니다. 아이를 낳겠다는 결심이 한 인간으로만 살아온 부부에게 이전에는 전혀 몰랐던 실존적 변화와 모험의 출발점이 된다는 것인데요. 김선미 박사 가족의 흥미진진한 도전과 모험이 결혼과 육아를 앞둔 많은 이들에게도 모험심과 도전의식을 북돋는 영감의 원천이 될 수 있기를 기대합니다.

KRICT 포커스 '알·테·쉬' 초저가 공습 유해물질은 괜찮을까?         이른바 ‘알테쉬’로 불리는 알리, 테무, 쉬인 등의 중국산 초저가 이커머스 인기가 좀처럼 식지 않고 있습니다. 이와 함께 수입 제품에서 기준치의 수백 배가 넘는 유해물질이 검출되며 안전성 논란도 연일 계속되고 있는데요. 자칫 초저가에만 집중하다 최소한의 안전 기준이나 품질도 지키지 않은 물건들로 생각지 못한 피해를 입을 수 있는 만큼 소비자들의 더욱 각별한 주의가 필요한 상황이지요.         Chapter 01 거름망 비켜가는 해외직구       해외직구 제품의 안전성이 논란이 되고 있는 가장 큰 원인은 개인이 사용할 목적의 직구품은 안전검사 의무가 면제된다는 것입니다. 이에 따라 기준치의 최대 700배에 이르는 납·카드뮴 등 유해물질로 범벅이 된 제품들도 걸러지지 않은 채 밀려들고 있는데요. 정식 수입제품의 경우는 물품 세부사항에 대한 수입신고, 각종 증명서와 인증서 제출, 안전성과 적법성을 확인하는 물품 검사, 추가적인 서류 제출과 검역에 이르는 까다로운 수입통관절차를 거쳐야 합니다. 이와 함께 주무부처의 사후검사와 단속까지 삼중, 사중의 안전망이 있어 안심할 수 있습니다.   현재 지구상에 존재하는 화학물질의 수는 약 1억 종이 넘습니다. 이들의 기본단위인 원자와 분자가 어떤 물성을 갖고 있는지를 분석하는 것은 새로운 소재와 화학물질 연구의 중요한 기초정보가 되지요. 또한 화학 분석은 기초연구와 응용연구, 실증과 사업화로 이어지는 R&D 사이클 전반에서 경로 재점검의 방향타 역할도 맡고 있습니다. 각 단계마다 정확한 분석과 해석이 뒤따르지 않는다면 긴 시간과 노력을 투입해온 연구개발이 자칫 엉뚱한 방향으로 흐를 수 있기 때문입니다. 이 같은 중요성에 따라 화학연은 1978년 출범과 동시에 ‘화학분석센터’를 설립해 다양한 연구 분야에 대해 맞춤형 화학분석 솔루션을 제공해 왔는데요.         UN 보고서에 따르면 약 4~6만 종 정도의 화학물질이 글로벌 시장에서 유통되고 있습니다. 화학물질은 본연의 목적에서 벗어나 잘못 사용될 경우 인체에 위험할 수 있는 만큼 사전예방 및 안전관리가 필수적입니다. 또한 화학제품은 대개 단일물질이 아닌 혼합물질인 까닭에 단일물질 상태에서는 나타나지 않던 독성이 여러 물질 간의 상호작용에 의해 발현될 수 있습니다. 이에 따라 국제 사회의 화학물질 규제 대상 역시 점차 단일물질에서 혼합물질로 옮겨가며 ‘생산자 책임’의 원칙 아래 기업이 스스로 먼저 화학제품의 안전성을 입증하도록 규제를 강화하고 있는데요.     Chapter 02 유해 화학물질 분석의 산실         한국화학연구원 화학분석센터     화학연 역시 40여 년간 축적해온 화학물질 분석기술을 바탕으로 국민건강의 위해요소 예측 및 저감 기술 개발과 함께 연간 35,000건 이상의 맞춤형 화학분석 지원, 70종 이상의 분야별 첨단 연구장비에 대한 기기분석 이론·실무 교육으로도 촘촘한 국가 유해물질 안전망 국축에 힘을 보태고 있습니다.   특히 최근에는 지속가능하며 안전한 제품설계(Sustainable and Safe by Design)라는 개념이 화학물질 안전관리 분야의 중요한 화두가 되고 있습니다. 이미 개발된 화학제품이나 물질의 안전성의 입증이 사후처리에 불과한 만큼, 개발 단계에서부터 위해성도 함께 검증하자는 개념입니다. 위해성 또는 위험성이라는 개념은 독성과 노출을 함께 고려해야만 평가할 수 있습니다. 이에 따라 화학분석센터에서는 인실리코(in silico, 컴퓨터를 이용한 모델링이나 시뮬레이션), 인비트로(in vitro, 검체를 채취해 시험관 내에서 행하는 검사) 등의 대체시험법을 구축해서 다양한 건강영향을 고려해 평가할 수 있도록 하고 있습니다. 제품이나 혼합물 내의 구성성분 간 상호작용을 평가하는 것도 대체시험법으로 진행하고, 특히 혼합물의 조합이 너무나 다양하기 때문에 in silico 모델을 활용해 빠르게 스크리닝해 제품안전설계 플랫폼에 적용하고 있습니다. 추가로 화학제품의 성분이나 첨가제가 사람이나 생태계에 얼마나 미량으로 배출되는지에 대한 정량분석도 함께 진행해 위해성 평가에 활용합니다.         이와 함께 화학분석센터에서는 EU-REACH와 K-REACH(화학물질의 등록 및 평가 등에 관한 법률) 등 전 세계적인 화학물질 규제 강화에 대응하는 융합연구사업과 기반 조성에도 주력하고 있는데요. REACH(Registration, Evaluation, Authorization and restriction of CHemicals)는 화학물질로 인한 위험으로부터 공중 보건을 강화하고 환경을 보호하기 위한 화학물질 규제 및 등록 시스템입니다. EU는 2007년, 우리나라는 2015년부터 시행하고 있지요. 유럽의 경우 연간 1톤 이상 제조·수입되는 모든 화학물질에 대해서 유럽화학물질청(European Chemical Agency, ECHA)에 등록·평가가 의무화 되었습니다. 우리나라도 ‘화학물질의 등록 및 평가 등에 관한 법률’에 따라 연간 1톤 이상의 등록 대상 기존화학물질을 제조·수입하는 경우 등록이 의무화 되었지요.         이에 따라 화학분석센터는 수출·생산·수입 시 등록이 요구되는 다양한 화학물질들에 대해 확인·동질성 분석 및 물리화학적 특성시험 결과를 제공하는 플랫폼을 구축해 국내 기업의 화학물질 등록을 지원하고 있습니다. 나아가 2020년에는 0차원 및 다차원 나노물질의 물질확인 프로파일도 개발했습니다. 일반적으로 나노물질을 구성하는 화학물질은 유해한 물질이 아니어도 나노물질로서 잠재적 위해성에 대한 고려가 필요합니다. 따라서 OECD의 나노물질 분석 가이드라인에 따라 정확한 기준 설정과 함께 고해상도의 분석 기술을 개발한 것입니다. 또한 연간 수십 종 이상의 화학물질 종합분석 보고서를 지속적으로 제공하며 국내 화학산업계의 원활한 화학물질 등록을 지원하고 있습니다. 이 같은 전 방위적인 국가 화학물질 분석 역량 강화에 기여한 노력을 인정받아 2016년 국가연구장비 공동활용센터로 지정된 데 이어 2019년 다시 핵심연구지원센터(Core-Facility)에도 선정된 바 있는데요. 현대인들의 생활에 있어 처음이자 끝이라 해도 과언이 아닌 화학물질의 안전하고 편리한 이용을 위해 오늘도 연구개발을 거듭하고 있는 화학분석센터의 노력이 국경을 가리지 않는 전 세계적인 유해물질의 위협에서 우리 국민의 건강과 안전을 더욱 든든히 지키는 방파제가 될 수 있기를 기대합니다.

KRICT 스페셜   원유에서 기초원료까지… 중동 산유국들의 변신과 대왕고래의 미래           2024년도 어느새 상반기를 지나 하반기가 한창입니다. 지난 6개월간 우리를 웃고 울린 다양한 뉴스 중 가장 기억에 남는 키워드라면 단연 ‘동해 대왕고래’를 꼽아야 할 것 같습니다. 포항 앞바다에 최대 140억 배럴 규모의 가스전이 있을 것으로 추정된다는 소식이 고물가와 불경기에 시름하던 국민들의 마음에 가뭄 속 단비 같은 큰 희망이 되었는데요. 오는 11월 본격화되는 시추탐사 소식에 각계의 기대감이 높아지는 가운데 미래의 산유국 대한민국의 경쟁력을 더욱 드높이기 위한 연구개발의 필요성도 점증하고 있습니다.         Chapter 01 중동 산유국의 비밀병기     현재 세계 최대의 석유 매장지 중 한 곳인 중동 국가들에서는 원유의 고부가가치화를 위한 움직임이 사막의 모래바람만큼이나 거세게 일고 있습니다. 바로 꿈의 공장으로 불리는 정유·석유화학 통합 콤플렉스 ‘COTC’ 건설공사가 한창인 것입니다. 사우디아라비아와 쿠웨이트 등지에 동시다발적으로 지어지고 있는 COTC만 총 8곳으로 투자금액이 무려 910억 달러(한화 약 123조)에 이른다고 합니다. 도대체 COTC가 무엇이기에 가만히 있어도 오일 달러가 쏟아져 들어오는 중동 국가들이 사활을 걸고 매달리는 것일까요?             사우디아라비아 와싯 가스플랜트 (사진=아람코)     기존의 석유화학산업에서는 산유국에서 길어 올린 원유를 정유시설로 옮겨 휘발유, 경유, 등유 등으로 정제하고 나프타를 이용해 석유화학의 쌀로 불리는 에틸렌과 프로필렌 등의 기초원료를 생산하고 있습니다. 반면 COTC(Crude Oil To Chemical)는 이런 중간 과정 없이 원유에서 곧바로 모든 석유화학제품을 일괄생산 하는 시스템입니다. COTC의 또 다른 장점은 기초유분의 생산 비율이 기존 석유화학 공정(8~10%)보다 월등히 높은 50~80%에 이른다는 것입니다. COTC 기술은 산유국들에게는 선택이 아닌 필수적인 기술 솔루션입니다. 게다가 대규모 석유화학 산업단지를 보유한 나라들로 원유를 실어 보낼 필요가 없으니 운송료, 관세 절감은 물론 한국, 일본, 미국 등의 석유화학 강국이 올려온 고수익의 중간마진까지 온전히 독식할 수 있게 됩니다.     (자료=한국석유화학협회)     중동 국가들은 그간 오랜 세월 산유국의 지위에만 만족해 왔습니다. 원유만 팔아도 거대한 수입을 올리는 만큼 굳이 고도의 기술과 장치가 필요한 석유화학산업까지 넘볼 필요를 느끼지 못했기 때문입니다. 하지만 기후변화로 세계 각국의 탄소중립 정책이 강화되고 화석연료의 미래가 어두워지자 두둑한 지갑을 바탕으로 새로운 먹거리 발굴에 적극 나서게 됩니다. 사막 한 가운데 대도시를 건설해 국제적인 금융·관광·엔터테인먼트 산업의 메카로 육성하고, 우주항공과 바이오 등의 첨단 과학기술에도 돈을 아끼지 않았지요. 그리고 기존의 석유산업 헤게모니를 놓치지 않기 위한 구조조정에도 박차를 가한 끝에 결국 COTC라는 강력한 구원투수를 등판시키기에 이른 것인데요.   Chapter 02 산유국 꿈에 더 큰 날개를         중동국가들이 짓고 있는 COTC는 이미 한 곳에서 일부 가동이 시작된 데 이어 2027년에는 8개의 시설이 모두 풀가동에 들어갈 예정이라고 합니다. 안 그래도 중국의 저가공세에 신음해 온 국내 석유화학업계는 또 다른 생태 파괴종의 등장에 잔뜩 긴장하고 있습니다. 언론 보도에 따르면 현재 건설 중인 중동의 COTC들이 완전 가동되면 에틸렌 생산단가가 한국의 3분의 1 수준까지 떨어질 것이라고 전망합니다. 예상되는 생산량도 우리 석유화학 기업 모두를 합친 것보다 많습니다.     (자료=한국수출입은행)     세계 석유화학산업의 판도는 흔히 생각하듯 원유의 매장량이나 수출량이 아니라 다양한 석유화학제품의 원료인 기초유분의 생산능력에 따라 좌우되어 왔습니다. 석유 한 방울 나지 않는 우리나라가 글로벌 빅4로 발전한 것은 석유화학산업 고부가가치화에 필수적인 공정 설계와 대규모 복합장치 개발에 관심과 투자를 게을리해오지 않은 덕분입니다. 화학연 역시 1976년 연구소 출범 이래 끊임없는 연구개발을 통해 대한민국 석유화학산업의 혁신에 큰 힘을 보태왔는데요.   고도의 핵심기술로 글로벌 석유화학산업을 선도해 온 우리나라가 향후 산유국의 지위까지 함께 갖게 된다면 명실상부 글로벌 석유화학산업의 지형을 완전히 뒤바꾸는 새로운 게임체인저에 등극할 가능성이 매우 높아지게 됩니다. 대한민국이 더 이상 전 세계 에너지 패권 경쟁의 변수가 아닌 상수가 될 수 있는 것이지요. 이런 꿈같은 미래의 현실화를 위해서는 대왕고래 프로젝트의 성공뿐만 아니라 원유부터 기초원료에 이르는 석유화학 핵심기술의 전주기적인 혁신에도 더욱 박차를 가해야 할 때인데요. 국내 석유화학 산업의 위기탈출을 넘어 인류의 기후변화 해결까지 염두에 둔 친환경 화학공정 기술 개발에 매진하고 있는 화학연의 노력이 대한민국의 원대한 미래에 더 큰 날개를 달 수 있는 또 다른 석유화학산업 혁신의 마중물이 되기를 기대합니다.

KRICT 스토리   AI의 미래는 ‘인간 화학자’의 창의·윤리에 달려있다   <p -webkit-tap-highlight-color:="" alt="" apple="" center="" class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-center " color="" color:="" height:="" helvetica="" img="" letter-spacing:="" malgun="" max-width:="" overflow-wrap:="" segoe="" src="https://www.krict.re.kr/utl/web/imageSrc.do?path=1hW%2FfKEwiTGiH53IXIG83Q%3D%3D&physical=aj1bbslE60f3S7H4p00uc6xPFqLlCOdP3evX2rZ%2BCwmd7l3hB4n%2B408l9EghQOfA&contentType=Q06q6rtjXpOt%2FyLrsVzZBw%3D%3D" style="box-sizing: border-box; margin: 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: inherit; line-height: inherit; font-optical-sizing: inherit; font-kerning: inherit; font-feature-settings: inherit; font-variation-settings: inherit; vertical-align: top; text-align: center;" text-align:="" ui="" white-space-collapse:="" width:="" word-break:=""> 본격적인 인공지능(AI)의 시대가 열리고 있다. 사용자가 원하는 자료를 정리하는 일은 물론이고 그림이나 동영상, 심지어는 컴퓨터 코딩을 만드는 일까지 순식간에 해치우는 ‘생성형 인공지능’(generative AI)이 세상을 완전히 바꿔놓을 기세다. 가장 대표적인 챗GPT가 등장하고 1년 남짓한 사이에 확인된 AI의 발전 속도가 어지러울 지경이다. 이제는 스마트폰에도 생성형 AI가 탑재되고 있다.   AI가 인간의 정신노동에만 도움이 되는 것은 아니다. 기계의 일을 대신해 주는 로봇의 기능과 결합해서 인간의 육체노동까지 떠안아주는 AI도 등장하고 있다. 분자의 세계를 다루는 화학도 예외가 아니다. 실험실의 인간 화학자를 대체하는 AI도 개발되고 있다. 학생에게 지식을 가르치는 일을 전담하는 ‘AI 디지털 교과서’도 등장하고 있다. 앞으로 인간은 노동의 굴레에서 완전히 벗어나 유유자적(悠悠自適)하는 신선(神仙)의 삶을 사는 유토피아가 펼쳐질 것이라고 한다.   <img -webkit-tap-highlight-color:="" :="" a="" alt="" apple="" area-hidden="true" chapter="" class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-center " color="" data-height="664" data-lazy-src="" data-linkdata="{" data-linktype="img" data-width="886" deep="" div="" height:="" helvetica="" https:="" id="SE-ea8c0b59-115e-4d57-ab4e-e42971f09200" img="" letter-spacing:="" malgun="" max-width:="" mdaxnze4odcynjgyodm4.31s4nbnyamk_m9tis_gkbx3msw69t-zsaqfby4hp8pwg.o9bvwges2qcxbmvne4pfvwtbwcpunvetgwtf5mzh0rcg.jpeg="" mjaynda2mjbfmjag="" p="" postfiles.pstatic.net="" segoe="" span="" src="https://www.krict.re.kr/utl/web/imageSrc.do?path=1hW%2FfKEwiTGiH53IXIG83Q%3D%3D&physical=pKeNUL2BMc6BFUX8v2fjqTnIVL81QBMU69BRy%2FVrY%2BOd7l3hB4n%2B408l9EghQOfA&contentType=Q06q6rtjXpOt%2FyLrsVzZBw%3D%3D" style="box-sizing: border-box; margin: 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: inherit; line-height: inherit; font-optical-sizing: inherit; font-kerning: inherit; font-feature-settings: inherit; font-variation-settings: inherit; vertical-align: top; font-family: 맑은고딕, " ui="" width:="" /> <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnze4odcyodqwodax.ermga_dv7lkvwtskimh9hlid1jkk4ccm5gp7sd7ppxig.4mfgtn857z0_bnolb2h61qlohwqn0ieadqkai_yfjwog.jpeg="" mjaynda2mjbfmzaw="" postfiles.pstatic.net="" style="box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; font-synthesis: none; -webkit-font-smoothing: antialiased; color: inherit; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; letter-spacing: -0.02em; cursor: pointer; position: relative; display: block;">   기계학습(machine learning)을 이용하는 AI 덕분에 화학의 연구 환경도 빠르게 변화하고 있다. DNA의 염기서열 지도를 작성하고, 새로운 기능의 단백질·의약품·소재를 개발하고, 온실가스가 지구의 기후 변화에 미치는 영향을 분석하는 등의 영역에서 AI의 활용이 놀라운 속도로 늘어나고 있다. 미국화학회 CAS(Chemical Abstract Service)의 분석에 따르면 2015년부터 2020년까지 AI 관련 화학 논문과 특허의 수는 6배나 늘어났다.   최근에는 생성형 AI를 이용해서 실제 화합물을 합성하는 과정을 설계해서 실행에 옮기는 ‘AI 화학자’도 개발되고 있다. 실험실의 화학자가 고려해야 하는 여러 가지 요소와 행동을 분석해서 분자를 합성하는 최적의 조건과 경로를 설계하고, 가장 적합한 시약과 실험 방법을 AI가 결정한다.   AI가 스스로 위키피디아와 미국화학회(ACS)·영국왕립학회(RSC)의 자료를 검색해서 학습에 활용하고, 실험실의 로봇을 직접 제어해서 액체 시료를 가열하고, 섞어서 실제 실험을 수행하기도 했다. 로봇을 제어하는 코드에서 발견된 오류를 스스로 수정하는 능력도 갖추었다.   아스피린이나 파라세타몰과 같은 간단한 유기화합물의 합성은 물론이고 의약품 합성에 널리 사용되는 팔라듐 촉매를 이용하는 스즈키 반응도 4분 이내에 성공적으로 설계하는 놀라운 성과도 확인되었다.   인간 연구자와는 달리 AI는 24시간 연속해서 아이디어를 내고, 실험을 수행하고, 개선점을 찾아내는 능력을 발휘하는 장점을 가지고 있다. 자칫하면 화학 실험실에서 화학자가 ‘퇴출’되어 버릴 수도 있다는 뜻이다.   그렇다고 화학자의 미래가 암울하기만 한 것은 아니다. AI의 능력이 놀라운 것은 사실이지만 ‘만능’(萬能)의 능력을 갖춘 ‘요술 방망이’는 아니다. AI가 과거에 아무도 찾아내지 못한 새로운 길을 찾아내는 ‘창의성’은 기대할 수 없다는 사실을 주목할 필요가 있다.   Chapter 02 화려한 말솜씨에 가려진 데이터 의존성   <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnze4nje3nzuymzm3.fu0qt6e5d8gqqm--2bp3bp2mpo4yvlu2pmjfk23sxumg.pov4y6bdkw-zhbcztwwl-ck0eaxaa0hz5n6gzfgsqx0g.jpeg="" mjaynda2mtdfmti4="" postfiles.pstatic.net="" style="box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; font-synthesis: none; -webkit-font-smoothing: antialiased; color: inherit; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; letter-spacing: -0.02em; cursor: pointer; position: relative; display: block;">   생성형 AI가 과학계의 새로운 악동으로 등장하고 있다. AI가 만든 엉터리 문장과 그림이 학술 논문에 은밀하게 사용되고 있다. 생성형 AI가 과학 연구에서 철저하게 경계하는 위조(fabrication)·변조(falsification)·표절(plagiarism)의 가장 현실적인 수단으로 활용되고 있다는 것이다. 학술지의 편집 과정에서 그런 사실을 확인하는 일은 현실적으로 불가능하다. AI의 현란한 말솜씨는 문장에 포함된 단어에 대한 개별적 지식에 통계적 방법론을 적용해서 구축하는 ‘대형 언어모델’(LLM, large language model)에서 비롯된다. 생성형 AI는 단어를 꿰어맞춰서 학습한 패턴에 맞는 확률론적으로 그럴듯한 문장을 만들어 내는 과정에서 함부로 넘보기 어려운 화려하고 현란한 말솜씨를 자랑하게 된다.   그런데 어떤 개념을 언어적으로 ‘설명’하는 능력과 그 개념을 정확하게 이해하고 실제로 ‘사용’하는 능력은 다른 것이다. 메타의 얀 르쿤과 AI 철학자 제이콥 브라우닝에 따르면 그렇다. 언어 모델의 ‘얄팍한 이해력’을 인간이 세상을 살아가면서 다른 사람이나 문화와 상호교류하면서 습득하는 ‘깊은 이해력’과 혼동해서는 안 된다. 생성형 AI는 ‘논리 체계’를 철저하게 무시한 ‘확률론적 언어 조합 프로그램’에 지나지 않는 것이라는 가혹한 평가도 있다. 자칫하면 1996년 뉴욕대학의 수리물리학자 앨런 소칼이 촉발시킨 소모적인 ‘과학전쟁’이 일상화될 수도 있는 것이다.   AI의 딥러닝에 사용하는 데이터의 ‘양’과 ‘질’이 언제나 부족할 수밖에 없는 것이 냉혹한 현실이다. 실제로 범용(汎用) 생성형 AI의 학습을 위해 무한히 많은 양의 좋은 데이터를 제공하는 일은 현실적으로 불가능하다. 결국 인간이 현실적으로 제공하는 데이터에 의존하는 생성형 AI에게 ‘환각’은 영원히 회피할 수 없는 숙명일 수밖에 없다.   결국 생성형 AI는 ‘참’(眞)과 ‘거짓’(僞)을 판별할 수도 없고, ‘선’(善)과 ‘악’(惡)도 구분할 수도 없다. 더욱이 생성형 AI에게 인간의 ‘창조성’이나 ‘자아’(自我)를 기대하기도 어렵다. ？스스로 창의적인 질문을 제기하지 못하는 생성형 AI에게는 아인슈타인처럼 자연에 숨겨져 있는 새로운 과학적 사실을 밝혀내는 일이나, 셰익스피어와 같은 창조적인 문학 작품을 기대할 수 없다. 물론 살바도르 달리와 같은 독창적인 화풍도 기대할 수 없다. 오히려 생성형 AI는 낮은 수준의 ‘표절기’에 지나지 않는다는 언어학자 노엄 촘스키의 경고를 주목할 필요가 있다.   생성형 AI의 ‘의도적’인 거짓말도 경계해야 한다는 주장도 있다. 미국 MIT의 연구진에 따르면, 메타(페이스북)가 개발한 고난도 전략게임인 키케로(Cicero)가 상대를 배신하고, 허세를 부리고, 의도적으로 속임수를 쓴 사례가 확인되었다는 것이다. 정부가 AI의 속임수 가능성을 규제하는 ‘AI 안전법’을 서둘러 마련해야 한다는 것이 주장도 제기되고 있다.   Chapter 03 결국 창조·윤리는 AI 사용자의 몫   <a area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{"id" : "SE-57094b36-306b-49fd-b2f7-87fcb5e075f3", "src" : "https://postfiles.pstatic.net/MjAyNDA2MTdfMTI4/MDAxNzE4NjE3NzUyMzM3.fu0qT6E5d8GqQM--2BP3Bp2MpO4YVlu2PMjfk23SxuMg.PoV4y6Bdkw-zHbCztWwl-CK0EAxAA0hZ5n6gzFGsqX0g.JPEG/SE-57094b36-306b-49fd-b2f7-87fcb5e075f3.jpg", "originalWidth" : "1834", "originalHeight" : "1223", "linkUse" : "false", "link" : ""}" data-linktype="img" style="box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; font-synthesis: none; -webkit-font-smoothing: antialiased; color: inherit; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; letter-spacing: -0.02em; cursor: pointer; position: relative; display: block;">   생성형 AI가 과학계의 새로운 악동으로 등장하고 있다. AI가 만든 엉터리 문장과 그림이 학술 논문에 은밀하게 사용되고 있다. 생성형 AI가 과학 연구에서 철저하게 경계하는 위조(fabrication)·변조(falsification)·표절(plagiarism)의 가장 현실적인 수단으로 활용되고 있다는 것이다. 학술지의 편집 과정에서 그런 사실을 확인하는 일은 현실적으로 불가능하다.   <a area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{"id" : "SE-f9ee09f9-7327-4555-948b-a4433e5089e2", "src" : "https://postfiles.pstatic.net/MjAyNDA2MTdfNTIg/MDAxNzE4NjE3Mzc2MjYw.vRpliZVNVPwDZNZQkC8IMU-kNFUomr2bSt5awcXoiRQg.cUQiJ-i5jTnn15hgSt6ljLqIccaYbLGxPsVI7mUxJSAg.PNG/story_info_01.png", "originalWidth" : "886", "originalHeight" : "455", "linkUse" : "false", "link" : ""}" data-linktype="img" style="box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; font-synthesis: none; -webkit-font-smoothing: antialiased; color: inherit; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; letter-spacing: -0.02em; cursor: pointer; position: relative; display: block;"> 연도별 논문 철회 건수 (자료=네이처) 생성형 AI에 의한 학술 논문의 오염이 얼마나 심각한지는 아무도 알지 못한다. 다만 전통적으로 과학에서 사용되지 않았던 단어의 사용이 갑자기 늘어나는 등의 사실로부터 AI를 사용한 것으로 추정되는 학술논문의 비중이 17.5%나 된다는 추정도 있다. 네이처의 분석에 따르면 2023년에 철회된 논문의 수가 1만 건을 넘었다. 한 해 사이에 5,380건에서 갑자기 2배로 늘어난 것이다.   사실 과학계가 생성형 AI의 등장을 마냥 반겼던 것은 아니다. 과학계의 대표적인 학술지인 ‘네이처’는 생성형 AI를 논문의 저자로 인정하지 않겠다고 분명하게 밝혔다. 생성형 AI를 사용하는 연구자는 논문에 그 사실을 명시하도록 요구하는 윤리 규정도 새로 만들기도 했다.   생성형 AI에게는 과학적 사실을 확인하고, 윤리적 가치를 판단하는 능력을 기대할 수 없다. ‘화려한 말솜씨’로 무장한 생성형 AI가 과학 연구의 현장을 어지럽게 만들 수 있는 연구실의 새로운 ‘악동’(惡童)으로 전락하는 일을 막아내는 책임은 온전하게 ‘인간’ 과학자의 몫이다. 연구의 결과를 분석하고, 논문을 작성하는 과정에서 생성형 AI 활용에 대해서는 구체적이고 분명한 교육과 지침이 필요？하다.   글 이덕환 서강대 명예교수, 화학·과학커뮤니케이션 <img -webkit-tap-highlight-color:="" .="" :="" a="" abstract="" ai="" alt="" apple="" area-hidden="true" blockquote="" center="" chapter="" chemical="" class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-center " color="" color:="" data-height="455" data-lazy-src="" data-linkdata="{" data-linktype="img" data-width="886" deep="" div="" face="맑은고딕, Malgun Gothic, Dotum, 宋？, 宋？b8b？, Microsoft YaHei, Arial, sans-serif" font="" generative="" height:="" helvetica="" hr="" https:="" id="SE-948730f6-86d8-4915-906f-3670cd64a3f0" img="" language="" large="" letter-spacing:="" machine="" malgun="" max-width:="" mdaxnze4nje3mzc2mjyw.vrplizvnvpwdznzqkc8imu-knfuomr2bst5awcxoirqg.cuqij-i5jtnn15hgst6ljlqiccayblgxpsvi7muxjsag.png="" mdaxnze4nje3nzmxndk4.rhrqjxf4xyjc0gavjt_nytljtrjtf363xlhvqmqhohmg.palcrbq7zgqehouaf3z5y3rja4tt0dbzw-9evtmzbagg.jpeg="" mdaxnze4nje3nzuymzm3.fu0qt6e5d8gqqm--2bp3bp2mpo4yvlu2pmjfk23sxumg.pov4y6bdkw-zhbcztwwl-ck0eaxaa0hz5n6gzfgsqx0g.jpeg="" mdaxnze4odcynjgyodm4.31s4nbnyamk_m9tis_gkbx3msw69t-zsaqfby4hp8pwg.o9bvwges2qcxbmvne4pfvwtbwcpunvetgwtf5mzh0rcg.jpeg="" mdaxnze4odcyodqwodax.ermga_dv7lkvwtskimh9hlid1jkk4ccm5gp7sd7ppxig.4mfgtn857z0_bnolb2h61qlohwqn0ieadqkai_yfjwog.jpeg="" mjaynda2mjbfmjag="" mjaynda2mjbfmzaw="" mjaynda2mtdfmjay="" mjaynda2mtdfmti4="" mjaynda2mtdfntig="" overflow-wrap:="" p="" postfiles.pstatic.net="" segoe="" span="" src="https://postfiles.pstatic.net/MjAyNDA2MTdfNTIg/MDAxNzE4NjE3Mzc2MjYw.vRpliZVNVPwDZNZQkC8IMU-kNFUomr2bSt5awcXoiRQg.cUQiJ-i5jTnn15hgSt6ljLqIccaYbLGxPsVI7mUxJSAg.PNG/story_info_01.png?type=w966" style="box-sizing: border-box; margin: 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: 30px; line-height: 1.6; font-optical-sizing: inherit; font-kerning: inherit; font-feature-settings: inherit; font-variation-settings: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, " text-align:="" ui="" white-space-collapse:="" width:="" word-break:="" />

 KRICT 포커스   한국산 태양광의 새 심장 '페로브스카이트 태양전지'     중국산 초저가 공세에 지구촌 산업계가 몸살을 앓고 있습니다. 생활소비재부터 전기차, 배터리, 철강, 석유화학까지 세계의 제조업 전반이 중국의 저가 제품들에 잠식되고 있지요. 헐값의 수입품이 야기하는 경제 생태계 교란을 막기 위해 각국의 보호무역 조치도 점점 강경해지고 있습니다. 미국은 관세폭탄으로, EU는 반덤핑 조사로 사실상 봉쇄령에 착수한 중국산 태양광 제품 역시 대표적인 케이스입니다. Chapter 01 중국의 저가공세와 위기의 태양광   <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnze4ody2mdewnzy3.lcypzyfssoumpypmdxe_dlf2l_glojdwgusl70kojfkg.7mll8jomjvqb8btjar7-x5f_wpj-q1toniovytfjo-eg.png="" mjaynda2mjbfmtug="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> 국제에너지기구(IEA)에 따르면 중국산 태양광 제품은 전 세계 수요 전망치의 세 배가 넘는 과잉생산이 거듭되고 있습니다. 결과적으로 세계 대부분 지역에서 중국산 태양광 제품이 90% 안팎의 시장 점유율을 차지하며 여타 국가의 태양광 기업들은 파산 위기에 내몰리고 있는데요. <월스트리트저널>은 태양광을 비롯해 거의 모든 산업 영역에 걸쳐 계속되고 있는 중국의 과잉생산이 상당 기간 장기화될 것으로 내다보고 있습니다. 중국 정부가 부동산 침체와 높은 청년 실업률로 얼어붙은 내수경제를 밀어내기 식 수출 드라이브로 돌파하려는 전략을 취하고 있기 때문이라는 분석입니다. 이와 함께 중국산 태양광 제품의 독과점이 불러일으키고 있는 국제사회의 또 다른 딜레마도 소개하고 있습니다. 온실가스를 줄이기 위해 수입·설치하는 중국산 태양광 제품이 대부분 석탄 연료를 이용해 생산되고 있다는 점입니다. 태양광 패널의 핵심소재인 실리콘의 경우 불순물을 제거하는 수천 도의 고온 제조공정이 필요한데 중국 업체들이 값싼 석탄 에너지를 사용하며 글로벌 공급망을 제패할 수 있었다는 것입니다. 다른 국가의 태양광 기업들이 지출하는 전력요금은 중국의 4배가 넘기 때문에 도저히 가격경쟁이 되지 않는 상황입니다.   이에 따라 현재 세계 여러 나라는 자국 내 태양광 산업의 붕괴를 막기 위해 잇달아 강력한 보호무역 조치를 발표하고 있습니다. 먼저 칼을 빼든 것은 경제와 안보 모두에서 중국을 강력하게 견제하고 있는 미국입니다. 지난 5월 이른바 ‘슈퍼 301조’로 불리는 무역법에 의거해 대통령 권한으로 중국산 태양광 제품에 부과되는 관세를 2배로 올린 것입니다. 더불어 동남아 생산기지를 통한 우회 수출까지 꽁꽁 틀어막았습니다. EU와 캐나다 등 주요국도 중국 정부의 불공정 보조금 조사에 착수하며 대책 마련에 부심하고 있지요.     Chapter 02 차세대 태양전지의 대두     하지만 이런 규제 조치가 양날의 검이 될 것이란 우려도 존재합니다. 관세인상으로 태양광 제품의 가격이 오르면 그만큼 태양광 발전의 경제성도 떨어지기 때문입니다. 값싼 중국산 덕분에 지금처럼 태양광 발전의 광범위한 보급이 가능해졌다는 엄연한 현실은 무시하기 어렵습니다. 일각에서는 탄소중립 의무 이행을 위한 각국 정부의 태양광 발전 정책과 민간의 RE100(재생가능 에너지 100% 사용을 목표로 하는 기업 활동) 참여 비용의 증가가 불가피해질 것으로 내다보고 있기도 합니다. 당장 자국 내 태양광 산업 보호에는 도움이 되겠지만 복잡하게 얽힌 산업구조상 에너지 비용의 상승은 주력수출품목의 가격경쟁력 하락으로도 이어지는 만큼 어느 나라도 쉽게 유불리를 따지기 힘든 상황이지요. 화학연이 전 세계 태양광 발전 산업의 게임체인저로 불리는 ‘페로브스카이트 태양전지’ 개발에 더욱 박차를 가하고 있는 것도 이 때문입니다. 결정구조에 따른 다양한 물성으로 이미 오래 전부터 과학계의 흥미로운 연구주제였던 페로브스카이트는 2009년 고유의 반도체 특성이 알려지며 차세대 태양광 소재로 큰 주목을 받아 왔습니다. 페로브스카이트 태양전지는 제조 단계에서 에너지 사용과 탄소 배출이 많은 실리콘 태양전지와 달리 원료를 플라스틱 기판 위에 잉크처럼 바르는 저온 용액공정으로 만들 수 있습니다. 또한 유연하고 무게도 가벼운 필름 형태의 얇은 전지로 만들어 빌딩의 벽면, 기둥, 자동차 지붕 같은 곡면에도 설치가 가능하지요. 특히 최근에는 이런 페로브스카이트와 실리콘 태양전지의 장점을 결합해 효율성을 극대화하는 탠덤(다중접합) 태양전지 연구개발도 활발한데요.   페로브스카이트 태양전지의 활용   Chapter 03 태양광 발전의 정상화를 향해 <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnze4ody4mti1nje0.9uk1v5ho9pu-wfwyvfa-psujcy-xtxrmxlzdmdbxz_ig.mm9p9l4qj8arnadh9kmxvkuklf8foiwvvon_ahs_vvag.jpeg="" mjaynda2mjbfmtgz="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;">   화학연은 현재 전 세계 페로브스카이트 태양전지 연구개발의 최전선에 서 있습니다. 2013년 이후 광전변환효율 세계 기록을 8번이나 갈아치우며 페로브스카이트 연구개발을 선도하고 있지요. 화학연이 국제적으로 주목받는 이유는 또 있습니다. 우수한 성능의 원천소재뿐만 아니라 페로브스카이트 태양전지의 상용화에 필수적인 대면적화와 대량생산, 적층물질 안정화 등의 양산기술 개발에서도 발군의 성적을 거두고 있기 때문입니다. 화학연은 그간 실험실 수준인 0.1cm2 크기 단위소자뿐만 아니라 실제 실리콘 태양전지와 비슷하거나 더 큰 대면적 셀에서도 세계 최고기록을 경신해 왔습니다. 실험실 수준에서 세계 최고 효율 기록을 만들어내는 데 중요한 역할을 한 박막제조용액공정법을 기판 위에 잉크처럼 바를 수 있는 공정 기술로 확장한 바 있지요. 또한 여러 가지 물질을 적층하는 특성상 기판의 면적이 넓어질수록 균일한 도포가 어려운 불안정성을 해소하는 안정화 기술 개발에도 주력하며 페로브스카이트 태양전지의 상용화 가능성을 차근차근 높여 왔습니다. 원천소재와 양산기술의 유기적인 연계를 통해 페로브스카이트 태양전지 상용화에 힘써온 화학연 연구진은 지난 5월, 200cm2 대면적 셀 효율의 세계 최고기록을 달성하는 데 성공했습니다. 기존에 중국이 보유하고 있던 19.2%를 뛰어넘는 20.6%의 국제공인 인증효율을 기록한 것입니다. 특히 이번에 개발한 세계 최고 효율의 단일접합 대면적 페로브스카이트 제작기술은 세계 최고 수준의 기술력에도 불구하고 중국산 실리콘 태양전지의 저가 공세에 고전을 면치 못해온 우리나라가 세계시장 선점에 사활을 걸고 있는 탠덤 태양전지를 구현할 수 있는 핵심기술이란 점에서 더 큰 관심이 쏠리고 있는데요.   <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnze4nja1nzu3mdyw.hbwflazreba7xyjsbgh_c7jzy4duijmvb4fefm9xcfug.1h3b86xcmsgbepe89c-en0myb7p7pqguulzbn04tudyg.jpeg="" mjaynda2mtdfodgg="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> 페로브스카이트 태양전지 핵심 기술을 개발한 한국화학연구원 에너지소재연구센터 연구팀 세계 최고의 연구개발 역량을 바탕으로 초격차 페로브스카이트 태양전지 기술과 새로운 응용 분야 개척에 힘쓰고 있는 화학연의 노력이 국내 태양광 산업계는 물론 시장구조의 심각한 불균형으로 위협받고 있는 전 세계 태양광 발전의 정상화에도 중요한 전기가 될 수 있기를 기대합니다.    

KRICT 스페셜   베일 벗은 글로벌 TOP 전략연구단 목표는 ‘초지능·초연결·초융합           지난 반세기 핵심기술의 공급처로 국내 산업의 도약과 발전을 이끌어 온 정부출연연구기관의 활약상이 새로운 국면으로 향하고 있습니다. 4차 산업혁명을 넘어 5차 AI혁명 시대에 접어든 과학기술 패러다임의 빠른 변화에 맞서 국가적 임무 중심의 개방적 협력체계로 거듭나려는 움직임이 활발해지고 있는 것입니다. 최근 과학기술계의 비상한 관심 속에 최종 선정 절차가 마무리된 5개 ‘글로벌 TOP 전략연구단’이 그 신호탄이 될 것으로 보입니다. Chapter 01 과거의 성공 신화는 잊어라     우리나라는 세계에서 유일하게 개발도상국에서 선진국에 진입한 국가입니다. 경제와 산업뿐만 아니라 이제 문화강국으로도 국제적인 주목의 대상이 되고 있지요. 덕분에 단군 이래 한반도 5천 년 역사에서 최전성기를 구가하고 있는 게 아니냐는 평가도 많은데요. 하지만 2024년의 대한민국은 고도의 압축 성장과 선진국 모델의 빠른 추격을 통한 눈부신 성취가 한여름 밤의 꿈이 될지, 아니면 지속가능한 발전의 성장통이 될지를 가를 엄중한 기로 앞에 서 있습니다. 저출과 고령화, 저성장 구조의 고착화, 글로벌 기술패권 경쟁과 신냉전 시대로의 회귀라는 복합위기 속에서 더 이상 과거의 성공 신화에만 기대기 어려운 때를 맞고 있는 것입니다. 50년 넘게 국가전략기술 확보와 사회문제 해결의 임무를 맡아온 정부출연연구기관(이하 출연연)도 변화가 필요한 시점이 되었습니다. 과거와 달리 특정 분야의 개별 연구만으로는 ‘초지능·초연결·초융합’으로 표현되는 급격한 기술 변화에 대응하는 데 한계가 있기 때문입니다. 이에 따라 국가 R&D 혁신방안을 꾸준히 모색해 온 우리나라는 지난해 11월 ‘글로벌 TOP 전략연구단’ 지원사업의 도입 계획을 발표했습니다. 출연(연)들이 쌓아온 고유의 연구역량을 한 데 모아 다시 한 번 국가연구기관의 명성에 걸맞은 대형 성과를 창출할 수 있도록 하려는 것입니다.   이에 화답해 올해 초 각 출연(연)들은 국가적 역량 결집이 시급한 총 51개 과제의 연구단 구성 제안서를 정부에 제출했습니다. 그간 역동적인 연구생태계 조성의 걸림돌로 지적되어 온 출연(연) 간 칸막이 타파는 물론 산업계, 학계와의 협력 방안까지 포함하는 대규모 융·복합형 과제들을 기획한 것이지요. 이를 바탕으로 관련 기술과 정책 전문가 155명이 참여해 3개월여에 걸쳐 심사숙고를 거듭한 가운데 지난 5월, 마침내 첫 번째 글로벌 TOP 연구단의 라인업이 모습을 드러냈습니다.   바로 ▲시장선도형 차세대 이차전지 혁신 전략연구단 ▲수전해 수소 생산시스템 전략연구단 ▲글로벌 TOP 유전자·세포치료 전문연구단 ▲소형모듈원자로(SMR) 가상원자로 플랫폼 개발사업단 ▲초거대 계산 반도체 전략연구단이 그들입니다. 이들 5개 연구단은 국가채무를 줄이기 위한 긴축재정의 여파로 사상 초유의 연구개발 예산 삭감까지 빚어진 상황에서도 연간 총 연구비 1천억 원, 5년간 연구자 인건비 70~100%를 보장받으며 전례 없던 대규모 융·복합 연구의 중책을 수행하게 될 예정인데요. Chapter 02 팔방미인 화학연에 거는 기대   <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnze4ody3otk3mdk0.vqqb3w4mul9sf3pyph2gmk91gwhwzapb6qlfha1wexyg.8t9xgxch4qynzkgxbueliheu6bz7hdy_ej5n77b8v-cg.jpeg="" mjaynda2mjbfmjmg="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;">   눈에 띄는 것은 5개 글로벌 TOP 연구단의 리스트에서 무려 3곳에 이름을 올린 화학연의 저력입니다. 화학연은 그간 탁월한 연구 성과들로 사실상 주관기관 낙점이 유력했던 ‘차세대 이차전지’뿐만 아니라 ‘수전해 수소 생산시스템’과 ‘유전자·세포치료’ 분야에서도 참여기관으로 함께 하게 되었습니다.   먼저 화학연이 주관기관을 맡은 차세대 이차전지 분야는 전기차 시장의 확대 속에 보다 안전하고 경제적인 차세대 이차전지 개발을 위한 세계 각국의 투자가 매우 경쟁적으로 이뤄지고 있는 상황입니다. 특히 고에너지밀도, 초경량, 고안정성, 소재자립화, 초저가, 고속 충·방전, 저탄소 등 이른바 ‘7-Tools’로 불리는 초격차 이차전지 기술 확보를 위한 대결이 치열하게 전개되고 있지요.   <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnze4ody4mtc2ndy4.dtgy_bz9qnrxltlk_70du0ef6b-dejvlnaqcrh2yulcg.igz2ujlvajeb1lzzdgdu4a6kw8qdhnqgzsuuwj0wlnyg.jpeg="" mjaynda2mjbfmjez="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> 차세대 리튬이차전지의 성능과 안정성을 확보하는 새로운 리튬 복합소재 개발 (오른쪽부터 김도엽 책임연구원, 정상윤 학생연구원)   앞서 화학연은 연구원 설립 초기부터 합성 소재를 이용한 광소자와 전자소자 등 새로운 소재 개발로 연구 영역을 확대하던 중 이차전지 산업의 중요성이 크게 높아짐에 따라 2011년 관련 연구조직을 개편해 차세대 이차전지에 대한 연구개발을 본격화했습니다. 그 가운데서도 현재 리튬이온 이차전지 독주체제의 가장 강력한 대항마로 떠오른 전고체전지, 리튬황전지와 또 다른 다크호스인 리튬메탈전지 및 리튬공기전지 등을 중점적으로 연구해왔는데요.   화학연은 이번 ‘시장선도형 차세대 이차전치 혁신 전략연구단’ 주관기관 선정을 발판 삼아 한국전기연구원, 한국과학기술연구원, 한국에너지기술연구원, 한국생산기술연구원, 한국전자통신연구원, 한국기계연구원 등 다양한 역량의 참여기관들과 힘을 모아 한층 고도화된 이차전지 융·복합 연구개발 플랫폼을 구축해나갈 계획입니다. 이를 바탕으로 차세대 이차전지 시장 선점은 물론 전기차 화재사고 약 50% 감축, 수송 분야 온실가스 약 60% 감축 등 국민안전과 기후변화 대응까지 다양한 사회·경제적 파급효과를 불러일으키겠다는 야심찬 목표입니다.   Chapter 03 국가적 협력체계의 견인차로     참여기관으로 힘을 보탤 ‘수전해 수소 생산시스템 전략연구단’과 ‘유전자·세포치료 전문연구단’ 역시 화학연의 폭넓은 활약이 기대되는 분야들입니다.   화학연은 그간 전 지구적인 기후변화 대응 연구의 일환으로 이차전지를 비롯해 다양한 친환경 에너지원 개발에도 주력해 왔습니다. 그 가운데서도 특히 화학연은 경제적이고 친환경적인 수소 생산, 수소 연료로 전기를 생산하는 수소연료전지, 대용량 수소를 생산지에서 실사용 영역까지 쉽고 안전하게 저장·운송하는 기술 등 수소산업 생태계 전주기에 걸쳐 고르게 첨단기술을 양산해 왔다는 점에서 더 큰 기대를 받고 있지요.   현재 가장 친환경적이고 이상적인 수소 생산 모델로 주목받고 있는 수전해(水電解)의 핵심소재 양이온교환막과 음이온교환막, 고가의 귀금속 사용을 획기적으로 낮추는 촉매와 수소 저장·운송체 기술 등에서 거듭 세계적인 연구 성과를 탄생시켜 온 화학연은 이달에도 해외 상용 소재 대비 10배 이상의 내구성과 20%가 넘는 이온 전도성능의 음이온 교환막 소재 개발에 성공하며 본격 출항을 앞둔 수전해 수소 생산시스템 전략연구단에 벌써부터 기분 좋은 소식을 전하고 있습니다.   이와 함께 최근 빠르게 발전하는 유전자·세포치료 분야에서도 글로벌 TOP 전략연구단에 대한 화학연의 기여는 상당할 것으로 전망합니다. 의료기술의 발전에 따른 진단 가능한 희귀, 난치질환의 기하급수적인 증가, 출생률 감소와 평균수명 연장에 의한 전 세계적인 고령화 등 인류 공통의 난제를 해결할 열쇠로 유전자·세포치료(Gene and Cell therapy)가 질병을 치료하거나 예방하는 첨단 치료법으로서 많은 주목을 받고 있습니다.   화학연은 설립초기부터 국내에서 처음으로 신약개발 연구를 시작하여 원천기술을 확보하고 다양한 질병 후보물질을 기술이전함으로서 치료제 개발을 선도해 왔습니다. 그 결과 HDAC Inhibitor 표적 항암제 “Ivaltinostat”를 개발하여 2019년에 미국 FDA 희귀의약품 (췌장암)으로 지정받는 세계 수준의 기술을 이미 보여주고 있습니다. 이러한 화학연의 합류는 새로 출범하는 글로벌 TOP 유전자·세포치료 전문연구단에 천군만마의 힘으로 작용할 것입니다.   이번 글로벌 TOP 전략연구단을 통해 선정된 차세대 이차전지와 수전해 수소 생산시스템, 유전자·세포치료 기술 등은 아직까지 전 세계 어느 나라도 쉽게 우열을 점치기 힘든 치열한 기술패권 경쟁의 격전장입니다. 이는 곧 우리나라의 기술 혁신과 선점 여부에 따라 얼마든 세계시장을 좌우하는 ‘제 2의 반도체 산업’으로 육성할 수 있는 가능성이 매우 높다는 의미이기도 합니다. 이미 오랜 기간 핵심 산업기술 개발과 상용화를 통해 축적해 온 화학연의 역량과 경험이 글로벌 TOP 전략연구단이라는 국가적 임무 중심의 새로운 출연(연) 협력체계 속에서 더 큰 빛을 발휘할 수 있기를 기대합니다.

KRICT 포커스   연결과 융합의 힘 '점·접착제'     가족행사와 야외활동이 많아지는 5월은 자동차 회사들이 앞 다퉈 신차를 소개하는 시기입니다. 중고차 시장에서도 이 무렵부터 여름휴가 시즌까지가 연중 최대 성수기라고 하는데요. 소비자들 역시 국산차와 수입차, 하이브리드와 전기차까지 한층 다양해지고 있는 선택지 속에 즐거운 고민에 빠질 수밖에 없습니다. Chapter 01 탈부착 VS 고착화   차량을 고를 때 가장 많이 고려되는 요소는 가격, 연비, 성능, 디자인 등입니다. 이와 함께 꼼꼼한 소비자들은 겉으로 보이는 내외장재나 첨단기능뿐만 아니라 자동차의 본질이라 할 수 있는 내구성, 효율성, 안전성을 좌우하는 플랫폼까지 따져보곤 합니다. 이전보다 개선된 형태의 설계인지, 주로 적용되는 소재들은 무엇인지를 확인하려는 것이지요. 특히 자동차의 주요 골격을 이루는 강판의 인장강도는 물론 차체 무게는 줄이면서 강성은 더욱 높여주는 ‘구조용 점·접착제’의 사용 여부가 중요한 체크포인트가 되곤 합니다. 일반적인 소비자의 입장에서는 구조용 점·접착제 사용량이 자동차의 연비나 안전성을 어떻게 개선시킨다는 것인지 쉽게 이해하기 힘드실 텐데요. 현재 자동차 회사들의 신차 개발에서 가장 신경 쓰는 것은 차체 경량화입니다. 자동차의 무게는 연비부터 배기가스, 가속성능, 제동거리, 조향능력, 차체 수명까지 완성차의 성능 전반에 걸쳐 큰 영향을 미칩니다. 따라서 가장 많은 무게를 차지하는 프레임과 구동계, 조향장치, 제동장치, 현가장치, 타이어와 휠까지 주요 부품 전반에 걸쳐 가볍고 튼튼한 복합소재의 사용량을 계속해서 늘려나가고 있는데요.   구조용 점·접착제의 사용량을 늘렸다는 것은 곧 일반적인 철판보다 가벼우면서도 강성이 뛰어난 알루미늄, 마그네슘, 탄소섬유 강화플라스틱 같은 고가의 소재들을 더 많이 적용했음을 뜻합니다. 이런 복합소재들은 용접이나 볼트·너트로 접합할 수 있는 철강재와 달리 다량의 구조용 점·접착제가 필요합니다. 구조용 점·접착제의 사용은 용접할 때 발생하는 고온의 열에 따른 변형과 부식을 피할 수 있어 원자재와 부품의 고유 특성과 신뢰성도 더 잘 유지됩니다. 또한 넓어진 면적의 접합면이 고르게 힘을 받아 차량의 안정성과 내구성도 더 높아지게 되지요. 점착(粘着)은 물, 용제, 열 등이 없어도 저압을 가하는 것만으로 바로 결합강도가 형성되는 성질을 말합니다. 이런 성질을 이용하는 점착제는 단시간에 반응이 완료되며 달라붙는 성질의 지속력과 붙였다 뗄 수 있는 박리력을 함께 가지고 있어 스카치테이프, 스티커 라벨, 포스트잇처럼 쉽게 탈부착이 가능한 제품들에 활용되지요.   접착(接着)은 두 개의 고체 면이 제3의 물질을 사이에 두고 접합되는 성질입니다. 모든 물체는 아무리 매끄럽게 보여도 현미경으로 들여다보면 사실 매우 울퉁불퉁한 표면을 가지고 있다는 것을 알 수 있습니다. 따라서 아무것도 바르지 않은 채 두 물체를 이어 붙이면 그 사이엔 수많은 틈이 존재하게 되는데, 이 틈을 채워주는 것이 접착제의 기본 원리입니다. 틈을 메워 마치 하나의 물체가 된 것처럼 만드는 것이지요. 접착제는 처음에는 액체 상태이지만 완전히 마른 후에는 고체로 경화돼 좀처럼 뗄 수 없는 단단한 결합력을 갖기 때문에 구조재료로 많이 사용됩니다.   Chapter 02 국가 주력사업과 점·접착제 <hr -194px="" 1.53.0="" 432px="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" basic="" class="se-hr" editor-static.pstatic.net="" height:="" img="" style="margin: 0px auto; border-top: 0px; background-image: url(" v="" width:="" /> 중소벤처기업부와 화학경제연구원 등에 따르면 전 세계 점·접착제 시장은 합판, 가구, 토목, 건축, 포장, 제지, 섬유, 피혁, 수송, 전기·전자, 의료, 가정, 기타 공업용 등 일상생활과 산업현장 전반에 걸친 수요 증가로 연평균 5% 내외의 꾸준한 성장률을 보이고 있습니다. 특히 최근에는 자동차·항공기용 점·접착제 시장이 6.7%의 두드러진 성장세를 보이고 있습니다. 전 세계적인 탄소중립 의무 속에 이산화탄소 배출과 에너지 사용량 감축을 위해 경량·방열 복합소재를 적용하는 이동수단이 늘어나며 이에 필요한 점·접착제 수요도 증가하고 있는 것이지요. 이런 복합소재들은 용접으로 접합할 수 있는 철강재와 달리 비행기, 자동차 본체와 부품에 적용하기 위해서는 다량의 구조용 점·접착제가 필요합니다. 구조용 점·접착제를 이용한 복합소재 접합은 항공기 분야에서 먼저 시작됐는데요. 비행기 동체로 가장 많이 사용되는 알루미늄이 녹는점이 낮아 용접이 어려웠기 때문입니다. 자동차 산업에서는 주로 철강재와 알루미늄의 접합처럼 용접이 어려운 소재들의 결합이나 전장부품의 고정 등 일부에서만 활용되다가 최근 사용 범위가 빠르게 확대되고 있습니다. 점점 강력해지는 환경과 안전규제에 따라 더 높은 에너지 효율과 안전성의 자동차를 개발하는 것이 생존의 문제가 되어가고 있기 때문입니다. 점·접착제의 중요도가 높아지고 있는 것은 다양한 소재와 미세한 부품들의 정교한 집합체인 ICT 산업에서도 마찬가지입니다. 디스플레이용 점·접착제인 OCR(투명접착제)과 OCA(투명테이프)가 대표적입니다. 디스플레이는 핵심부품인 디스플레이 패널 위에 터치스크린 패널, 커버 윈도우 등 많은 요소들로 구성됩니다. 따라서 다양한 종류의 부품을 쓰는 데 따른 빛 손실과 반사, 정전기, 전자파, 발열과 오염, 수분 침투 등을 막기 위해 더욱 뛰어난 광학적 특성과 점탄성·내구성의 점·접착제 소재와 기술 개발이 요구되고 있습니다.   <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnze1njy4mjyxntez.bhxmlif42yp3os016andcibtl7mspkjo0ezrspwqrwkg.vrdd3ljmmuuqiv5m4arm450etjkv4vneeqsrnj1fsacg.png="" mjaynda1mtrfmti5="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> OCA/OCR 사용에 따른 변화 (출처 : 삼성 디스플레이 뉴스룸) Chapter 03 화학연의 점·접착제 연구개발 <hr -194px="" 1.53.0="" 432px="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" basic="" class="se-hr" editor-static.pstatic.net="" height:="" img="" style="margin: 0px auto; border-top: 0px; background-image: url(" v="" width:="" /> 화학연은 1980년대부터 국내 산업계가 필요로 하는 접착·코팅과 필름형 특수 접착제들의 연구개발이 활발했습니다. 특히 2000년대 들어 반도체·디스플레이·자동차 같은 주력산업들의 글로벌 성장세가 확연해지며 세계시장 주도권 확보를 위한 수요 맞춤형 점·접착제 개발이 한층 본격화되었는데요.   다양한 성과들의 신호탄은 자동차용 고성능 접착제인 강인성 소재 원천기술 개발입니다. 이 기술은 자동차를 비롯해 항공기, 건축자재 조립공정 등에 사용되는 접착성 조성물의 배합과 혼합, 경화를 최적화해 자재를 경량화 하는 동시에 빠른 경화로 전체 조립공정의 생산성까지 크게 향상시킨 기술입니다. 또한 휘발성 유기화합물 등을 발생시키는 용제가 필요 없어 작업자들의 건강과 안전 확보에도 큰 도움이 되는 기술이었지요.   곧 이어 탁월한 경화 강도를 자랑하는 스틸-스틸 에폭시계 접착 기술이 개발되었고 유기물 분리공정 기술, 초저가 에폭시 제조 기술, 용접성 개선 접착기술, 고강성 내열 소재 기술, 수지 조성 배합 기술, 자동차 부품 몰딩용 접착소재 기술 등의 연이은 성공과 기술이전이 계속되며 ？화학연은 국내 접착소재 연구개발과 사업화의 허브로 더욱 탄탄하게 입지를 다질 수 있었습니다.     <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnze1njy1ntyxodq3.56lkoa6xx-2t-nmus4ldgxu55qkxnjwypfmed0n8ksyg.zjbdpln-ojtnx7w3wmiwk57kfkinba41gwuhaieewsog.jpeg="" mjaynda1mtrfmjag="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> 에폭시계 접착제 현재 우리나라의 주력 수출 품목인 자동차와 ICT 관련 제품들은 자고 일어나면 새로운 기술이 등장할 만큼 혁신의 속도가 계속해서 빨라지고 있습니다. 이미 전기차는 물론 수십만 회 이상 접었다 펼 수 있는 플렉서블 디스플레이가 대중화됐고 자율주행과 도심항공교통으로 상징되는 새로운 패러다임의 차세대 모빌리티 환경도 상용화가 눈앞에 다가왔습니다. 이에 따라 화학연 연구진은 기존 점·접착제의 고기능화와 혁신기술 개발을 향한 가속 페달을 더욱 강하게 밟으며 한층 혁신적인 연구 성과들을 양산하고 있습니다.     Chapter 04 산업혁신과 환경보호의 가교 <hr -194px="" 1.53.0="" 432px="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" basic="" class="se-hr" editor-static.pstatic.net="" height:="" img="" style="margin: 0px auto; border-top: 0px; background-image: url(" v="" width:="" /> 2020년 화학연은 세계 최초로 광촉매를 이용한 가시광선 경화형 무용제 점착소재를 개발하는 데 성공했습니다. 점착제는 구성 성분에 따라 아크릴계, 고무계, 실리콘계로 구분됩니다. 제조 방법에 따라 용제형, 무용제형, 에멀젼으로 나뉘기도 합니다. 그중에서도 특히 친환경적인 무용제형과 에멀젼 아크릴계 점착제는 점착 물성, 투명도, 내산화성이 우수해 자동차, 전기전자, 의료 등 첨단산업 전반에 걸쳐 활용도가 매우 높아지고 있는데요. 단점은 무용제 아크릴계 점착제의 제조공정에 사용되는 고에너지의 자외선(UV) 광선이 오존을 발생시키고 에너지도 많이 잡아먹는다는 것이었습니다. 따라서 이의 대안으로 태양광이나 LED 환경에서도 충분히 활용이 가능한 광촉매 시스템에 대한 연구가 전 세계적으로 이뤄지고 있던 가운데 화학연이 가장 먼저 기술 개발에 성공한 것이지요. BPA계 에폭시를 대체할 지방산 개질 에폭시 제조 기술과 이를 이용한 경화 기술 개발도 중요한 성과입니다. 에폭시는 뛰어난 방수·내압·내기후성과 빠른 경화 속도로 자동차, 전기전자, 건축, 항공우주 등 여러 분야에서 널리 사용되는 구조용 접착제입니다. 하지만 환경 호르몬 문제를 일으키는 비스페놀A가 다량 포함돼 있고 석유 기반의 경화제를 사용해 인체 독성 문제로부터 자유롭지 못했습니다. 이에 따라 생물 기반의 지속 가능한 대체 자원으로부터 안전한 에폭시 수지와 경화제를 개발하려는 노력이 전 세계적으로 계속되어 왔지요.   <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnze1odiymdcyotix.0virh25ehj_lm9p_oawt6fdpbgm8f7vjbqbi5_fhppig.06npsnpgrt87qtdfogrrwvq4xbndcjsvhyyn30lxnmsg.png="" mjaynda1mtzfmjg0="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> 점착제의 재사용 순환시험 모식도     <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnze1odiymdg5mjcx.vxiqz8p-3qtwcnscwn2gamicx0kabwvujsej32wwy54g.6nuklv0pljknypfb-3s0enff36c1rumuirm_3qsb1h4g.png="" mjaynda1mtzfmjk0="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> 초고분자 점착제 고분자의 재활용 및 재사용 평가     지구환경 위기 극복에 도움이 될 화학연 연구진의 친환경 점·접착제 개발 노력은 올해도 예외가 아닙니다. 붙인 자국도 남지 않고 재활용까지 되는 ‘투명점착 필름’ 개발이 대표적입니다. 현재 일반적으로 사용되는 점착 소재는 3M 스카치테이프나 라벨테이프 같은 점착 필름, 스마트폰 액정보호 필름처럼 표면을 보호하는 플라스틱 필름으로 나뉩니다. 그런데 기존의 점착 필름은 끈끈함을 높이기 위해 화학적 가교 구조를 이용합니다. 문제는 이 구조가 높은 열에도 잘 녹지 않기 때문에 재활용이 어려워 사용 후 통째로 버려질 수밖에 없었다는 것입니다. 페트병에 붙은 라벨이 재활용 비닐이 아니라 일반 쓰레기로 분류됐던 것도 이 때문입니다. <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnze1ode3ndi4nzaz.summs3kpjaiohqbviqk2ozeg5gqraabp25rcxqwnnksg.gke02wimkzwij9s4okqzuspvepywgajbk2uzv8jegveg.jpeg="" mjaynda1mtzfnzcg="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> 화학연 연구진이 개발한 투명 점착피름을 제거하고 있는 모습 이런 문제를 해결하기 위해 화학연 연구진은 기존의 화학적 가교 구조를 다른 구조로 바꿔보려 시도했습니다. 우선 가시광선을 이용해 재활용이 가능한 점착 소재를 만들었습니다. 이어 점착 필름을 이루는 고분자 사슬의 분자량을 극대화해 잘 엉키게 해서 화학적 가교구조 없이도 기존 점착 필름에 비해 자국이 남지 않는 것은 물론 여러 차례 재가공해도 성능 저하가 거의 없는 만능 소재를 개발하는 데 성공한 것이지요. 덕분에 앞으로는 페트병에서 떼어낸 비닐도 쉽게 재활용할 수 있는 길이 열리게 되었는데요. 화학연 연구진은 나아가 기존 상용 제품 대비 200% 이상 접착력이 높고 내구성이 좋은 비가교형 점착 소재 개발에 더욱 박차를 가하고 있습니다. 이와 함께 유기용매가 아닌 물에 녹여 재활용하는 궁극의 친환경 점착 필름 소재도 개발할 예정이라고 하는데요. 21세기 혁신의 아이콘 스티브 잡스는 늘 서로 전혀 다른 영역의 연결 지점에서 창의성이 발현된다고 강조한 바 있습니다. 융합이 어려운 소재와 기술의 이종접합을 가능하게 해온 점·접착제 역시 마찬가지이지요. 공업용 본드, 사무실의 포스트잇부터 자동차·반도체·디스플레이를 넘어 탄소중립 시대에 꼭 필요한 친환경 기술까지, 전통과 첨단산업 전반에 걸쳐 끊임없이 기술혁신의 가교 역할을 해오고 있는 화학연의 점·접착제 연구가 더 강력한 연결과 융합의 플랫폼으로 진화할 수 있기를 기대합니다.

KRICT 스페셜   스타벅스보다 큰 게 온다 '플라스틱 국제협약' 카운트다운       한겨울에도 찬 커피를 찾는 한국인의 ‘얼죽아’(얼어 죽어도 아이스 아메리카노) 사랑은 CNN, AFP통신 같은 해외 주요외신과 온라인 커뮤니티들도 주목하는 흥미로운 현상이었습니다. 하지만 이마저도 어느새 K-컬처의 일부가 된 듯합니다. 요즘은 미국 스타벅스에서도 젊은 층을 중심으로 차가운 음료 주문이 크게 늘어나며 전체 판매량의 75%를 차지하고 있다는데요. Chapter 01 부산으로 쏠리는 세계의 시선   이에 따라 차가운 음료를 담는 일회용 컵 사용량도 덩달아 크게 늘자 스타벅스는 플라스틱을 최대 20% 줄인 새 일회용 컵을 개발했다고 합니다. 친환경 브랜드를 표방해온 스타벅스는 2018년에도 국내에서 처음으로 종이빨대를 제공하며 외식업계 친환경 경쟁에 불을 붙인 바 있어 이번 소식 역시 또 어떤 나비효과를 불러일으킬지 상당한 관심의 대상이 됐습니다.   <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnze1njuxmzeynju0.fog_dogsocwtv3aw-bbop26isa4we8wsjoaj2vrdwi0g.eb6c1dgsoubqhnmaqrt5lpz1pq9t8dfq-bbuqriie_ag.jpeg="" mjaynda1mtrfmtaz="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> 스타벅스가 선보인 플라스틱을 줄인 새 일회용컵 (출처 : 스타벅스)   하지만 정작 더 크고 중요한 소식은 따로 있는데요. 전 세계를 뒤덮고 있는 플라스틱 쓰레기 문제의 일대 전환점이 될 ‘플라스틱 국제협약’이 초읽기에 들어갔다는 것입니다. 2022년부터 각국 정부와 산업계의 치열한 논쟁 속에 이해관계 조정이 거듭돼 온 플라스틱 국제협약은 그간 우루과이, 프랑스, 케냐, 캐나다에서 열린 회의를 거쳐 오는 11월 부산에서 개최되는 제5차 협상을 끝으로 최종 협약문 체결의 수순을 밟게 될 것으로 전해지는데요. 플라스틱의 역사는 19세기 중반까지 거슬러 올라갑니다. 값비싼 상아 당구공을 보다 싸게 만들기 위해 천연수지로 만든 플라스틱 셀룰로이드를 처음 개발한 이후 20세기 석유화학 기술이 발전하면서 본격적으로 플라스틱이 대량 생산되기 시작했지요. 지난 4월 유엔환경계획(UNEP)이 작성한 최신 보고서에 따르면 전 세계의 플라스틱 생산량은 2019년 기준 4.6억 톤으로 1950년대에 비해 200배 넘게 폭증했습니다. 또 다른 OECD 보고서는 이런 가파른 증가세가 앞으로도 계속 이어져 2060년이 되면 전 세계 플라스틱 생산량이 12.31억 톤까지 늘어날 것으로 전망하고 있습니다.   <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnze1ntgxmjuymjyx.vr3ewj2hdcpvqzvw7yxhztgzsp04ly7oiqixwue0scwg.d4fuh3gb6l_ntbmi2tkjgpeynqxo-2bmnkhragycgn8g.png="" mjaynda1mtnfmjuw="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> 세계 플라스틱 사용량 증가 시나리오 (자료=OECD) Chapter 02 생산 억제 VS 효과적인 처리   ‘기적의 소재’로 불리며 인류에게 유례없는 물질적 풍요를 가져다준 플라스틱은 가공하기 쉽고 견고한 데다 저렴하기까지 해 좀처럼 대체품을 찾기 힘든 범용소재입니다. 하지만 환경적 관점에서는 지구 생태계 전체에 매우 큰 위협이 되고 있습니다. 가장 큰 문제는 ‘비순환적’ 사용주기입니다. 생산량은 폭발적으로 늘어나는데 쓰고 버리는 플라스틱은 폐기물 처리나 재활용모두 제대로 안 되고 있다는 겁니다. <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnze1njq4ndk0mzux.0knailzmpejwqye3grp2h-rs6gqy3tnnleadwshdbtmg.li9wkdheozkgp6tpwhxl8bqzlaryve6rotl7-dnbyvog.jpeg="" mjaynda1mtrfmtcw="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;">   앞서 본 유엔환경계획 보고서에 따르면 현재 전 세계에서 버려지는 플라스틱 폐기물은 3.6억 톤 규모입니다. 이 가운데 전체 폐기물의 50%가 땅에 매립됐고 19%는 소각됐습니다. 재활용율은 9%에 불과했습니다. 나머지 22%는 어떻게 됐는지 파악조차 어렵습니다. 이렇게 매립되거나 소각되거나 행방불명되는 플라스틱 쓰레기가 하천, 토양, 대기, 남극의 빙하와 세계에서 가장 깊은 마리아나 해구까지 없는 곳을 찾을 수 없을 정도로 지구를 뒤덮으며 인류의 건강은 물론 생태계 전체를 위협한다는 과학적 증거들이 해가 갈수록 쌓여 가고 있습니다. 게다가 플라스틱 생산과 폐기 과정에서 막대한 온실가스 배출된다는 것도 큰 문제입니다. 이런 엄중한 상황 인식 아래 시작된 플라스틱 국제협약은 2015년 파리기후협약 수준의 결과물을 도출한다는 목표 아래 최종 협약을 앞두고 있습니다. 2050년으로 마지노선을 정한 탄소중립 정책에 버금갈 만큼 강력한 법적 구속력의 합의문을 이끌어내겠다는 것이지요. 하지만 전 세계 산업과 경제, 사회와 문화 전반에 걸쳐 큰 변화가 필요한 사안인 만큼 163개 회원국들의 논의는 여전히 난항이 거듭되고 있습니다. 가장 큰 쟁점은 두 가지입니다. 하나는 플라스틱 제품 원료의 생산 제한입니다. 다른 하나는 ‘생산자책임재활용제도’입니다. 소비자가 사용한 플라스틱 제품의 처리에 수반되는 비용을 생산자가 책임지도록 하는 것입니다. 유럽연합(EU)을 중심으로 한 선진국 그룹은 생산단계부터 플라스틱을 줄여야 한다고 주장하고 있습니다. 전 세계 플라스틱 폐기물의 최종 종착지가 되고 있는 아프리카 국가들도 생산 억제에 찬성하는 분위기입니다. 생산을 줄이면 자연스럽게 오염도 줄어들 거란 것입니다. 반면 플라스틱의 원료인 석유를 생산하는 산유국들은 격렬히 반대하고 있습니다. 이번 협약의 취지 자체가 지구의 플라스틱 오염을 막기 위한 것인 만큼 생산 억제가 아닌 효과적인 폐기물 관리 방안을 강구해야 한다는 입장입니다.     <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnze1ntkynti4mzax.lcbmtiomnjfhwj4sfhusdgyp43ru2_vk_zzfee_pl2gg.qlrylqcpapgqg0dykedzmaypbcfhtgrq0krc_s0i8fgg.png="" mjaynda1mtnfmjy3="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> 생산자 책임 재활용 제도 EPR (출처=한국환경공단) 한국의 이런 협상책 이면에는 아마도 플라스틱을 친환경적이고 지속가능한 소재로 혁신하려는 연구개발에서 세계적으로도 가장 주목받는 성과들을 낳고 있는 화학연의 저력이 작용하고 있을 것으로 여겨집니다. 2023년 국가연구개발우수성과 100선에 빛나는 폐폴리스타이렌 재활용 기술, 또 그보다 앞서 2020년 역시 국가연구개발 우수성과 100선에 선정된 생분해성 바이오플라스틱 개발이 대표적이지요.   (좌)2023년 국가연구개발우수성과 100선에 선정된 폐폴리스타이렌(스티로폼) 재활용 촉매 기술(황동원 박사팀) 연구진, 좌측부터 민주원 박사, 김지훈 박사, 황동원 박사, 송인협 박사, 윤광남 (우)한국화학연구원 황동원 박사팀의 폐폴리스타이렌(스티로폼) 재활용 촉매 기술 개념도   Chapter 03 친환경적인 플라스틱 재자원화     플라스틱은 여러 가지 단위 물질을 중합해 만드는 인공 중합체입니다. 따라서 이미 만들어 사용한 폐플라스틱의 자원화는 중합의 역반응인 해중합 기술을 통해 이뤄지는데요. 해중합 기술로 재활용되는 플라스틱은 원래의 플라스틱과 동동한 물성을 갖고 있어 다시 새 플라스틱 제품을 만드는 데 무리가 없지만 해중합 과정에서 고온의 열이나 유해한 화학물질이 사용되는 점 등이 큰 문제입니다. 현재 플라스틱 쓰레기 분리수거에서 가장 많은 부피를 차지하는 것은 폴리스타이렌(스티로폼)입니다. 국내에서 포장재, 완충재, 단열재 등으로 쓰고 버리는 폐스티로폼은 연간 수만 톤에 이릅니다. 스티로폼은 전체 부피에서 98%가 공기층이고 단 2%만 폴리스타이렌으로 이뤄져 있는데요. 재활용을 하려면 고온의 열이나 톨루엔 같은 유해화학물질을 이용해 부피를 줄이는 과정에서 유독성 화학물질이 발생합니다. 이를 해결하기 위해 화학연에서는 기존보다 낮은 온도에서 폐스티로폼을 분해해 기초원료인 스타이렌 원료를 연속 생산하는 공정 기술을 개발했습니다. 이 기술은 2022년 롯데케미칼에 성공적으로 기술이전 되어 실증화와 사업화를 위한 공동연구가 한창입니다. 음료수 용기, 생활용품, 장난감, 전선 등으로 다양하게 사용되는 PET는 사용량이 많은 만큼 재활용 방법도 비교적 잘 구축되어 있는 편인데요. 하지만 유색이나 복합재질의 PET는 재활용이 어렵습니다. 또한 해중합 과정에서 인체에 유해한 유기물이나 금속 불순물이 포함될 수도 있지요. 이에 따라 화학연에서는 PET병을 친환경적으로 분해해 플라스틱의 기초원료로 재탄생시키는 기술도 개발하고 있습니다. PET 해중합에 주로 사용되던 아세트산 아연 촉매 대신 독성이 낮고 경제적인 촉매를 사용하는 공정 개발이 대표적이지요. 이 기술은 특히 용해도 차이를 이용한 상분리 기술이 적용돼 플라스틱의 기초물질인 단량체 회수가 쉽고 유색의 이물질이 포함된 PET 소재도 재활용이 가능하다는 게 큰 장점입니다.   PET의 저에너지 메탄올리시스 촉매 반응     Chapter 04 지속가능한 플라스틱 개발     앞서 플라스틱 제품 사용에 대한 규제가 전 세계적으로 확산되던 2019년, 화학연은 땅속에서 6개월 안에 100% 완전 분해가 되는 바이오플라스틱 기반의 생분해성 고강도 비닐봉투 개발로도 큰 화제가 된 바 있습니다. 그리고 몇 개월 뒤에는 현존하는 바이오플라스틱의 한계를 모두 극복하는 슈퍼 바이오플라스틱 개발 소식이 이어졌습니다. 이 식물유래 성분인 아이소소바이드 기반의 슈퍼 바이오플라스틱은 환경 호르몬이 없는 것은 물론 강철보다 강하며 200℃ 이상의 고온에서도 견디는 것으로 나타났습니다. 이런 고강도·고내열의 슈퍼 바이오플라스틱은 그간 비스페놀A가 포함된 석유계 플라스틱의 사용으로 안전성 논란이 컸던 젖병, 밥솥 등의 생활용품은 물론 온도 상승으로 인한 소재의 열팽창 등을 피해야 하는 OLED 등의 전자부품과 고온증기 멸균, 알콜같은 유기용제, 소독 살균제에 대한 내성을 가지는 의료용 소재 등으로도 활용될 수 있을 것으로 큰 기대를 모았지요.     <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnze1njuxntuynzk5.bdgyfh4frilpy4iecrfhunvsp89rlyyebepezfmgvwag.8rztrkiwqsg7_imbignjuvpcccvqrvk69zl4vky9pgog.jpeg="" mjaynda1mtrfmty2="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> 화학연이 개발한 생분해성 고강도 비닐봉투 일본이 독점하고 있던 바이오 폴리카보네이트의 국산화에도 성공했습니다. 바이오 폴리카보네이트 역시 인체에 유해한 비스페놀A가 포함된 폴리카보네이트의 대안으로 주목받아 왔습니다. 하지만 식물에서 추출한 원료로 만들다보니 고기능성 플라스틱의 주요 특성인 투명성？고강도？내충격성 등을 만족시키기 어려워 시장 확대에 문제가 있었습니다. 반면 화학연 연구진이 개발한 바이오 폴리카보네이트는 자동차 선루프, 고속도로 투명 방음벽 등에 쓰일 수 있을 만큼 우수한 투명도와 강도를 자랑했습니다.   <a 81="httpsnews.kbs.co.krnewspcviewview.doncd=4302753).PNG"," :="" a="" alt="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-height="498" data-lazy-src="" data-linkdata="{" data-linktype="img" data-width="886" div="" https:="" id="SE-250505cb-508a-486e-ad1d-6d77d76cfaea" img="" mdaxnze1njuxnzy5otm1.96qiyavwgf765m0g5oywznffipcsud2w3qfbqwtkuiag.d9vzp3z4hj1th_p58zdlabel2ilpvqok6burb0yyliig.png="" mjaynda1mtrfntkg="" p="" postfiles.pstatic.net="" src="https://postfiles.pstatic.net/MjAyNDA1MTRfNTkg/MDAxNzE1NjUxNzY5OTM1.96qIYaVwgf765M0G5OywZNffipCsud2w3QFbQwTkuIAg.d9vzp3z4HJ1TH_p58ZDLAbel2ILPvQOK6BuRb0yYlIIg.PNG/%ED%95%9C%EA%B5%AD%ED%99%94%ED%95%99%EC%97%B0%EA%B5%AC%EC%9B%90_%EB%B0%94%EC%9D%B4%EC%98%A4%ED%8F%B4%EB%A6%AC%EC%B9%B4%EB%B3%B4%EB%84%A4%EC%9D%B4%ED%8A%B8_%EA%B0%9C%EB%B0%9C(%EC%98%81%EC%83%81=httpsnews.kbs.co.krnewspcviewview.doncd=4302753).PNG?type=w966" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;">(출처 = KBS뉴스) <a 81="httpsnews.kbs.co.krnewspcviewview.doncd=4302753).PNG"," :="" a="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" id="SE-3802e3be-5887-4b7c-9719-0931a45544c3" mdaxnze1njuxnzy5otm1.96qiyavwgf765m0g5oywznffipcsud2w3qfbqwtkuiag.d9vzp3z4hj1th_p58zdlabel2ilpvqok6burb0yyliig.png="" mjaynda1mtrfntkg="" p="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;">코로나19 바이러스 사태로 마스크 폐기량이 급증하던 2021년에는 여러 번 재사용할 수 있으면서 퇴비화 조건에서 한 달 안에 완전히 자연분해 되는 신개념 생분해 마스크 필터를 개발했습니다. 화학연이 선보인 생분해 마스크 필터는 대표적 생분해 플라스틱인 폴리부틸렌 숙시네이트의 강도를 보완한 후 나노섬유와 마이크로 섬유 형태로 뽑아 부직포를 만들어 바이러스와 미세먼지를 걸러내면서도 기존의 마스크 필터보다 호흡이 편했습니다. 여기에 자연에서 추출한 키토산 나노입자를 코팅해 천연 항균능력까지 더해진 마스크 필터가 완성됐지요. <a 81="httpsnews.kbs.co.krnewspcviewview.doncd=4302753).PNG"," :="" a="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" id="SE-de56d82d-f196-4451-826a-01fb48ff99c7" mdaxnze1njuxnzy5otm1.96qiyavwgf765m0g5oywznffipcsud2w3qfbqwtkuiag.d9vzp3z4hj1th_p58zdlabel2ilpvqok6burb0yyliig.png="" mjaynda1mtrfntkg="" p="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;">화학연의 바이오플라스틱 연구는 플라스틱 분해 미생물을 7일 이내에 찾을 수 있는 ‘플라스틱 분해 미생물 스크리닝 키트’ 개발로도 이어졌습니다. 특정 분해효소를 이용해 플라스틱을 영양분으로 섭취할 수 있는 미생물을 손바닥 크기의 키트로 쉽고 빠르게 찾을 수 있도록 한 것입니다. 그간 플라스틱을 분해하는 미생물을 찾기 위해서는 플라스틱 조각을 토양과 강, 바다에 두고 썩은 부분 주위의 미생물을 채취·배양하는 방법이 있었는데 잘 썩지 않는 플라스틱의 특성상 보통 수년에서 수십 년의 시간이 소요될 수밖에 없었던 것을 일주일 단위로 단축시킨 것입니다. <a 81="httpsnews.kbs.co.krnewspcviewview.doncd=4302753).PNG"," :="" a="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnze1njuxnzy5otm1.96qiyavwgf765m0g5oywznffipcsud2w3qfbqwtkuiag.d9vzp3z4hj1th_p58zdlabel2ilpvqok6burb0yyliig.png="" mjaynda1mtrfntkg="" p="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnze1odm1mzk5nzm1.vkwu0tmvau5o4mglrktk_eijbticpctwavpmr3bpigkg.unhxx1m8vgc-6rlu2ujjiftsehhkcqh8limpapda3cig.png="" mjaynda1mtzfmtqx="" postfiles.pstatic.net="" style="color: inherit; cursor: pointer; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> 플라스틱 분해 미생물 추출 과정 현대문명의 중요한 물적 기반이자 골칫덩이기도 한 플라스틱의 미래가 과연 어떤 방향으로 결정될지 전 세계의 관심이 고조되고 있습니다. 그것이 어떤 선택이든 화학연의 연구개발은 친환경적인 폐플라스틱 자원화와 지속가능한 플라스틱 개발 모두에서 계속해 빛을 발하게 될 텐데요. 화학연 연구진의 혁신적인 플라스틱 연구가 ‘얼죽아’ 사랑처럼 조용히, 또 폭넓게 세계인의 건강과 지구 환경 보존을 이끄는 트렌드세터가 되길 기대합니다.