KAIST, 제약 혼합물 초박막 분리 기술 세계 최초 개발

KAIST의 생명화학공학과 고동연 및 임성갑 교수가 이끄는 연구팀은 제약 분야에서 혁신적인 발전을 이루었습니다. 이들은 기존에 분리하기 어려웠던 크기와 분자량이 비슷한 활성 제약 분자들을 매우 높은 선택도로 분리할 수 있는 초박막 분리 기술을 세계 최초로 개발했습니다. 이 기술은 분자량이 150~350g/mol 범위에 있는 다양한 활성 제약 성분, 석유 화합물, 연료 분자 등을 높은 순도로 분리할 수 있는 능력을 가지고 있습니다.

 

 

분리 기술의 핵심은 29나노미터 두께의 초박막 구조에 있습니다. 이는 매우 얇으면서도 다양한 유기 물질이 섞여 있는 복잡한 용매 환경에서도 효과적으로 작동할 수 있도록 설계되었습니다. 특히, 이 기술은 개시제를 이용한 화학 기상 증착(iCVD) 방식을 활용하여, 기존에는 제작이 어렵다고 알려진 유기 실록산 고분자를 초박막으로 합성하는 데 성공했습니다.

이와 같은 새로운 접근 방식은 다중으로 연결된 고분자 분리막을 제작할 수 있게 해, 기존 분리막의 성능을 크게 향상시켰습니다. 연구팀이 개발한 초박막 분리 기술은 기존 분리막의 수명과 분자 선택도를 뛰어넘는 성능을 보여주며, 이는 산업계에서 분리막의 적용 영역을 크게 확대할 수 있는 가능성을 열어줍니다.

이 기술의 활용 가능성은 매우 넓어, 석유화학, 반도체, 재생합성연료(E-Fuel), 바이오 제약 분야 등 다양한 산업 분야에 적용될 수 있습니다. 특히, 아시클로버와 발라시클로버와 같이 비슷한 모양 및 크기를 가진 분자들을 매우 높은 순도로 분리할 수 있어, 고부가가치 화합물의 선택적 분리가 가능해집니다.

고동연 교수는 이 기술의 개발이 "불필요한 반응 없이 결함이 없고 고품질의 밀도 높은 고분자 분리막을 합성할 수 있는 강력한 방법"이며, "이전에 접근할 수 없었던 고분자 소재를 제공해 고성능 분리막의 정교한 설계를 촉진할 것"이라고 평가했습니다. 이 연구 성과는 기존 분리막의 한계를 극복하고 고부가가치 화합물의 선택적 분리를 가능하게 하는 혁신적인 기술로 평가되며, 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 2023년 3월 30일게재되었습니다. 이 연구는 대한민국 KAIST의 생명화학공학과 소속 고동연 및 임성갑 교수가 주도한 것으로, 제약 분야뿐만 아니라 여러 산업 분야에서 중요한 의미를 가지며, 전 세계적으로 주목받고 있습니다.

이 혁신적인 초박막 분리 기술은 특히 제약 산업에 혁명적인 변화를 가져올 것으로 기대됩니다. 기존의 분리 기술로는 해결하기 어려웠던 문제들, 즉 비슷한 크기와 분자량을 가진 활성 제약 분자들을 고도로 선택적으로 분리하는 것이 이제 가능해졌기 때문입니다. 이는 신약 개발의 효율성을 크게 높이고, 제약 산업의 비용을 절감하는 데 기여할 것입니다.

이 기술의 또 다른 중요한 점은 환경 친화적인 측면입니다. 고도로 정밀한 분리가 가능해짐으로써, 화학 반응을 통한 분리 과정에서 발생할 수 있는 환경 오염 물질의 배출을 크게 줄일 수 있습니다. 또한, 이 기술은 에너지 효율성이 뛰어나기 때문에, 에너지 소비를 줄이는 데에도 기여할 것으로 예상됩니다.

연구팀은 이 초박막 분리 기술을 개발하기 위해 고도로 정밀한 기술과 창의적인 접근 방식을 결합했습니다. 특히, 개시제를 이용한 화학 기상 증착(iCVD) 방식을 활용하여 초박막을 제작하는 과정은 기술적으로 매우 도전적인 부분이었습니다. 그러나 연구팀은 이러한 도전을 극복하고, 유기 실록산 고분자를 이용하여 29나노미터 두께의 초박막을 성공적으로 합성함으로써, 분리막 기술의 새로운 지평을 열었습니다.

이 기술의 성공적인 개발은 팀워크와 협력의 결과이기도 합니다. 고동연 교수와 임성갑 교수를 비롯한 연구팀은 다양한 배경을 가진 전문가들이 모여, 공동의 목표를 향해 노력한 결과물입니다. 이들의 업적은 과학 연구의 중요성을 다시 한 번 강조하며, 미래의 연구 개발에 대한 기대감을 높이고 있습니다.

결론적으로, KAIST 연구팀에 의해 개발된 이 초박막 분리 기술은 제약 산업을 비롯한 여러 분야에서 혁신을 가져올 것으로 기대됩니다. 이 기술은 고성능 분리막의 정교한 설계를 가능하게 하여, 기존에는 도달할 수 없었던 고부가가치 화합물의 선택적 분리를 실현할 것입니다.