[미리보는 '금요일에 과학터치'] 인류의 발전과 화학의 공헌

인류의 발전과 화학의 공헌.

원시시대부터 달 왕복선, 화성 탐사선을 발사하는 오늘날의 우주시대에 이르기까지 인류 사회는 끊임없이 발전해왔다. 이 같은 발전은 의약품 개발을 비롯해 비누, 나일론 등과 같은 생활용품 제조를 가능하게 하는 화학 반응의 발전과 불가분의 관계에 있다.

화학 반응의 발전은 환경오염 등 인류가 당면한 많은 문제를 야기하기도 한다. 하지만 오늘날 인류가 당면한 에너지, 환경오염 문제를 해결할 수 있는 방안 역시 화학 반응의 발전에서 찾을 수 있다. 예를 들면 많은 양의 오염물을 배출하는 기존의 화학 반응을 아주 소량의 촉매로 진행하는 촉매 반응으로 전환, 오염물 배출을 최소화할 뿐만 아니라 에너지 사용량을 줄일 수 있다.

또한 화석 연료에 의존하는 지금까지의 에너지 사용 행태를 바꾸는 데도 화학 반응이 큰 역할을 한다. 수소와 산소의 화학 반응에 의해 전기를 생산하는 연료전지, 태양에너지를 이용해 전기를 생산하는 태양전지의 개발 또한 촉매를 이용한 화학 반응의 발전에 바탕을 두고 있다. 따라서 환경 친화적이고 에너지를 절감할 수 있는 촉매 반응을 발전시켜 활용하는 것은 인류가 당면한 문제를 해결하기 위해 매우 중요한 연구다.

이화여대 이상기 교수는 1994년부터 2005년까지 한국과학기술원(KIST)에 근무하면서 2001년 교육과학기술부의 국가 지정연구실 사업으로 '비대칭 촉매 반응'에 관한 연구를 수행했다. 2006년에는 이화여대로 자리를 옮겨 2011년부터 교과부의 중견 과학자 도약 연구 지원 사업으로 '지속가능한 다단계 연속 촉매 반응'에 관해 연구했다.

현재 2명의 연구교수와 석'박사 과정 연구원을 포함해 총 11명으로 구성된 이상기 교수 연구팀은 보다 환경 친화적이고 에너지를 절감할 수 있는 화학 반응을 연구하고 있다. 다단계 연속 효소 반응의 원리(자연계의 효소에 의해 진행되는 여러 단계의 효소 반응이 연속적으로 나타나는 것)를 화학 반응에 적용시켜 여러 단계로 진행되던 화학 반응이 한 용기 내에서 연속적으로 진행되는 새로운 연속 다단계 촉매 반응을 개발하고 있는 것이다.

이번 강연에서는 화학의 발전 과정에 대해 살펴보고, 이와 같은 화학의 발전이 인류의 발전에 어떻게 영향을 미치고 있는지를 알아본다. 기초과학의 저변이 약해지고 있는 현실에서 기초 학문인 화학에 대한 이해를 증진시키는 것은 과학 강국을 이룰 수 있는 밑거름이다.

화학 반응을 이해하기 위해서는 화학 반응을 하는 원자와 분자에 대한 이해가 기본이다. 따라서 이번 강연에서는 원자의 구조가 어떻게 밝혀지게 되었는지 역사적인 배경을 소개하고 원자의 결합과 관련한 주기율표를 설명한다. 원자의 결합에 의해 만들어지는 분자와 물질의 특성에 대해 살펴보면 화학 반응을 보다 쉽게 이해할 수 있다.

일상 생활에서 찾아볼 수 있는 화학 반응도 소개, 화학을 친근하게 느낄 수 있도록 하는 것이 이번 강연의 목표 중 하나. 비누와 에스테르의 가수분해(비누화 반응), 패트병 및 나일론의 원료와 아미드 결합, 염료의 발견과 염색의 원리, 분자가 가지는 손잡이성(handedness) 의약품 개발은 물론 이로 인한 부작용 사례를 살펴본다. 더불어 촉매 반응과 관련한 노벨상 수상자들의 연구와 한국 과학의 발전사를 소개해 자연과학, 특히 화학에 대한 관심을 증가시키는 계기를 만들 예정이다.