[한경잡앤조이=이진호 기자] 연세대는 지난해부터 4단계 BK21 대학원혁신지원사업을 기반으로 연세대와 지역대학 연구자가 함께 연구하는 ‘어깨동무사업’을 진행하고 있다.
어깨동무사업은 지역사회의 문제를 해결하면서 연세대 연구의 사회적 가치를 높이는 사업이다. 사업은 연세대 BK21 교육 연구단의 우수 인프라와 지역대학 연구자의 전문성이 결합해 진행된다.
장우동 연세대 화학과 교수는 ‘고전자효율 유기 산화-환원 반응 연구’를 연구과제로 선정해 어깨동무사업에 참여했다. 연구에는 연세대 화학과 BK21 ‘지속가능화학교육연구단’ 소속 교수 7명이 참여했다. 장 교수는 부산대 화학과 기초연구실 그룹과 협업을 통해서 이번 사업을 진행했다. 연구를 진행한 장 교수를 서울시 서대문구 연세대에서 만났다.
어떤 문제 해결을 위한 연구인가
“연세대 화학과 BK21 ‘지속가능화학교육연구단’은 건강하고 지속할 수 있는 미래사회에 기여할 수 있는 인재교육을 목표로 하고 있다. 연구단은 교육과 연구의 선순환 구조 구축을 추구하고 있다. 연구단은 전기·화학 분야에 강점을 가진 부산대 화학과 교수팀과 협업을 통해 친환경 에너지 화학 연구를 진행했다. 이 연구는 화학반응이 진행되는 과정에서 버려지는 에너지를 최소화하는 것이 목표다. 연구팀의 연구 주제는 ‘고전자효율 유기 산화-환원 반응’이다. 산화-환원 반응은 화학반응에서 전자를 주고받는 과정이다. 알코올이 산화반응을 통해 알데하이드를 거쳐 아세트산으로 변환되는 것을 의미한다. 일반적으로 산화-환원반응은 금속산화물과 같은 산화제나 금속수소화물 등의 환원제를 이용해 진행하지만 금속산화물이나 금속수소화물은 폭발의 위험성이 따른다. 유해 중금속이 포함된 것도 많다. 이런 단점 극복을 위해 화학적인 방법이 아닌 전기적인 방법을 활용한다. 전기적인 방법은 물질에 직접 전자를 주입하거나 전자를 빼앗는 방법이다. 특히 일반적인 산화-환원 반응에서는 반응이 잘 일어나게 하려고 반응에 필요한 전자보다 더 많은 수의 전자를 공급하게 되는데 더 많이 공급된 전자는 결국 버려지게 된다. 고효율의 반응을 위해서는 버려지는 전자가 없도록 해 에너지 효율성을 극대화하는 것이 필요하다.”
해당 연구과제를 선정하게 된 배경은
“건강하고 지속할 수 있는 미래를 위해서는 인류가 직면하고 있는 에너지·환경 문제 해결이 선행돼야 한다. 지역사회의 발전을 위해서도 버려지는 에너지를 최소화하는 것이 중요하다. BK21 지속가능화학교육연구단에서 추구하고 있는 교육 목표가 연구과제와 일치해 이번 사업에 참여하게 됐다. 연구에 참여한 교수들 역시 전기화학적 기반을 활용한 반응에 관심이 있어 함께했다.”
연구는 어떤 방식으로 진행됐나
“고전자효율 유기 산화-환원 반응이라는 연구과제는 협업이 필요한 영역이다. 연구팀은 화학과 소속 교수 중에서 에너지 분야에 전문성을 가진 젊은 교수들을 중심으로 구성했다. 화학 분야는 전통적으로 유기화학, 물리화학, 무기화학 등으로 나뉜다. 연구팀에는 유기화학, 물리화학, 무기화학 분야 교수들이 고르게 참여했다. 서로가 연구 주제를 공유하는 과정에서 자연스럽게 협업이 이뤄졌다. 지난해 1차 연도 연구가 성공적으로 진행됐다.”
지역의 연구중심대학 전문가와 네트워크 형성은 어떻게 이뤄졌나
“이번 연구과제는 부산대에서 온 김태규 교수가 참여하고 있으며, 김교수가 주도해 지역 전문가와 네트워크를 형성했다. 김 교수는 전기 화학반응과 관련된 기초연구실을 운영 중이며 부산대학교 전문가들과의 네트워크 관계도 잘 유지하고 있는 교수다.”
어깨동무사업 수행을 통해 도출된 대표적 연구성과를 꼽자면
“어깨동무사업은 협력 연구의 기틀을 마련할 기회를 제공한다. 지난 1년간 참여 교수들이 모두 열심히 연구에 참여해 전기화학을 이용한 새로운 유기화학 반응 연구 결과를 도출했다. 이 결과는 최근 영국왕립학회에서 발행하는 SCI 저널인 Chemical Science에 등재됐다. 현재 다수의 연구 결과들이 저명 저널에 투고 중이거나 투고를 준비하고 있다.”
연구가 지역사회에 어떤 기여를 할 것으로 기대하나
“연구진이 목표하는 기여는 효율적인 전기화학 기반 유기합성과 플랫폼 개발을 통해서 환경 오염을 줄이면서 전자 효율성이 높은 반응을 개발하는 것이다. 전기화학이라는 방법을 사용함으로써 불필요한 불순물의 생성을 최소화해 반응의 효율성을 극대화할 수 있다. 신약 개발이나 신기능 소재의 발굴 등에도 기여할 수 있다. 다양한 분야의 협업을 통해서 기술력을 갖춘 인재를 양성하고 궁극적으로는 지속할 수 있는 미래 사회 구현에 도움을 주는 것이 최종 목표다.”
연구에 대한 지역사회의 반응은 어떤가
“전기화학적 유기화학 반응이라는 연구 분야는 최근에 크게 주목받는 영역이다. 연구팀이 개발한 유기화학 방법론이나 전기화학 플랫폼 기술에 대해서 문의하는 사람들이 하나둘 늘고 있다. 앞으로 기술이 성숙하게 된다면 관련 기술에 대한 지식재산권 등록을 진행할 예정이다.”
해당 연구를 수행에 있어 연세대만의 강점이 있다면
“연구팀의 연구 역량, 팀워크 그리고 융합을 통한 상승효과가 연세대의 최대 강점이다. 연구에 참여하고 있는 교수들은 저명한 국제저널에 우수한 연구 결과를 꾸준히 발표하고 있다. 4단계 BK21 사업계획서를 준비하는 과정에서 오랫동안 소통해 왔기 때문에 서로의 장단점도 잘 파악하고 있으며 팀워크도 뛰어나다.”
연구를 수행하기 위한 차별화된 공간이 있다면
“4단계 BK21 사업을 진행하는 과정에서 연세대 화학과 차원의 공동연구 공간을 마련했다. 30평 규모의 공간을 공용공간으로 활용하기 위해 리노베이션을 마친 상태다. 공용공간에는 에너지 분야와 바이오 분야의 연구클러스터가 들어선다. 연구팀은 에너지 분야 연구클러스터에 포함돼 함께 사용할 수 있는 장비를 공용공간에 설치해 협업을 늘릴 예정이다.”
앞으로의 목표는
“다양한 산화-환원 반응에 활용할 수 있는 전기화학 플랫폼을 구축하는 것이다. 우수한 연구성과를 달성함과 동시에 우수한 기술 발굴을 통해 관련 산업 분야에 기여하고 싶다. 미래사회에 기여할 수 있는 우수한 연구 인력 양성도 이뤄낼 것이다.”
jinho2323@hankyung.com
어깨동무사업은 지역사회의 문제를 해결하면서 연세대 연구의 사회적 가치를 높이는 사업이다. 사업은 연세대 BK21 교육 연구단의 우수 인프라와 지역대학 연구자의 전문성이 결합해 진행된다.
장우동 연세대 화학과 교수는 ‘고전자효율 유기 산화-환원 반응 연구’를 연구과제로 선정해 어깨동무사업에 참여했다. 연구에는 연세대 화학과 BK21 ‘지속가능화학교육연구단’ 소속 교수 7명이 참여했다. 장 교수는 부산대 화학과 기초연구실 그룹과 협업을 통해서 이번 사업을 진행했다. 연구를 진행한 장 교수를 서울시 서대문구 연세대에서 만났다.
어떤 문제 해결을 위한 연구인가
“연세대 화학과 BK21 ‘지속가능화학교육연구단’은 건강하고 지속할 수 있는 미래사회에 기여할 수 있는 인재교육을 목표로 하고 있다. 연구단은 교육과 연구의 선순환 구조 구축을 추구하고 있다. 연구단은 전기·화학 분야에 강점을 가진 부산대 화학과 교수팀과 협업을 통해 친환경 에너지 화학 연구를 진행했다. 이 연구는 화학반응이 진행되는 과정에서 버려지는 에너지를 최소화하는 것이 목표다. 연구팀의 연구 주제는 ‘고전자효율 유기 산화-환원 반응’이다. 산화-환원 반응은 화학반응에서 전자를 주고받는 과정이다. 알코올이 산화반응을 통해 알데하이드를 거쳐 아세트산으로 변환되는 것을 의미한다. 일반적으로 산화-환원반응은 금속산화물과 같은 산화제나 금속수소화물 등의 환원제를 이용해 진행하지만 금속산화물이나 금속수소화물은 폭발의 위험성이 따른다. 유해 중금속이 포함된 것도 많다. 이런 단점 극복을 위해 화학적인 방법이 아닌 전기적인 방법을 활용한다. 전기적인 방법은 물질에 직접 전자를 주입하거나 전자를 빼앗는 방법이다. 특히 일반적인 산화-환원 반응에서는 반응이 잘 일어나게 하려고 반응에 필요한 전자보다 더 많은 수의 전자를 공급하게 되는데 더 많이 공급된 전자는 결국 버려지게 된다. 고효율의 반응을 위해서는 버려지는 전자가 없도록 해 에너지 효율성을 극대화하는 것이 필요하다.”
해당 연구과제를 선정하게 된 배경은
“건강하고 지속할 수 있는 미래를 위해서는 인류가 직면하고 있는 에너지·환경 문제 해결이 선행돼야 한다. 지역사회의 발전을 위해서도 버려지는 에너지를 최소화하는 것이 중요하다. BK21 지속가능화학교육연구단에서 추구하고 있는 교육 목표가 연구과제와 일치해 이번 사업에 참여하게 됐다. 연구에 참여한 교수들 역시 전기화학적 기반을 활용한 반응에 관심이 있어 함께했다.”
연구는 어떤 방식으로 진행됐나
“고전자효율 유기 산화-환원 반응이라는 연구과제는 협업이 필요한 영역이다. 연구팀은 화학과 소속 교수 중에서 에너지 분야에 전문성을 가진 젊은 교수들을 중심으로 구성했다. 화학 분야는 전통적으로 유기화학, 물리화학, 무기화학 등으로 나뉜다. 연구팀에는 유기화학, 물리화학, 무기화학 분야 교수들이 고르게 참여했다. 서로가 연구 주제를 공유하는 과정에서 자연스럽게 협업이 이뤄졌다. 지난해 1차 연도 연구가 성공적으로 진행됐다.”
지역의 연구중심대학 전문가와 네트워크 형성은 어떻게 이뤄졌나
“이번 연구과제는 부산대에서 온 김태규 교수가 참여하고 있으며, 김교수가 주도해 지역 전문가와 네트워크를 형성했다. 김 교수는 전기 화학반응과 관련된 기초연구실을 운영 중이며 부산대학교 전문가들과의 네트워크 관계도 잘 유지하고 있는 교수다.”
어깨동무사업 수행을 통해 도출된 대표적 연구성과를 꼽자면
“어깨동무사업은 협력 연구의 기틀을 마련할 기회를 제공한다. 지난 1년간 참여 교수들이 모두 열심히 연구에 참여해 전기화학을 이용한 새로운 유기화학 반응 연구 결과를 도출했다. 이 결과는 최근 영국왕립학회에서 발행하는 SCI 저널인 Chemical Science에 등재됐다. 현재 다수의 연구 결과들이 저명 저널에 투고 중이거나 투고를 준비하고 있다.”
연구가 지역사회에 어떤 기여를 할 것으로 기대하나
“연구진이 목표하는 기여는 효율적인 전기화학 기반 유기합성과 플랫폼 개발을 통해서 환경 오염을 줄이면서 전자 효율성이 높은 반응을 개발하는 것이다. 전기화학이라는 방법을 사용함으로써 불필요한 불순물의 생성을 최소화해 반응의 효율성을 극대화할 수 있다. 신약 개발이나 신기능 소재의 발굴 등에도 기여할 수 있다. 다양한 분야의 협업을 통해서 기술력을 갖춘 인재를 양성하고 궁극적으로는 지속할 수 있는 미래 사회 구현에 도움을 주는 것이 최종 목표다.”
연구에 대한 지역사회의 반응은 어떤가
“전기화학적 유기화학 반응이라는 연구 분야는 최근에 크게 주목받는 영역이다. 연구팀이 개발한 유기화학 방법론이나 전기화학 플랫폼 기술에 대해서 문의하는 사람들이 하나둘 늘고 있다. 앞으로 기술이 성숙하게 된다면 관련 기술에 대한 지식재산권 등록을 진행할 예정이다.”
해당 연구를 수행에 있어 연세대만의 강점이 있다면
“연구팀의 연구 역량, 팀워크 그리고 융합을 통한 상승효과가 연세대의 최대 강점이다. 연구에 참여하고 있는 교수들은 저명한 국제저널에 우수한 연구 결과를 꾸준히 발표하고 있다. 4단계 BK21 사업계획서를 준비하는 과정에서 오랫동안 소통해 왔기 때문에 서로의 장단점도 잘 파악하고 있으며 팀워크도 뛰어나다.”
연구를 수행하기 위한 차별화된 공간이 있다면
“4단계 BK21 사업을 진행하는 과정에서 연세대 화학과 차원의 공동연구 공간을 마련했다. 30평 규모의 공간을 공용공간으로 활용하기 위해 리노베이션을 마친 상태다. 공용공간에는 에너지 분야와 바이오 분야의 연구클러스터가 들어선다. 연구팀은 에너지 분야 연구클러스터에 포함돼 함께 사용할 수 있는 장비를 공용공간에 설치해 협업을 늘릴 예정이다.”
앞으로의 목표는
“다양한 산화-환원 반응에 활용할 수 있는 전기화학 플랫폼을 구축하는 것이다. 우수한 연구성과를 달성함과 동시에 우수한 기술 발굴을 통해 관련 산업 분야에 기여하고 싶다. 미래사회에 기여할 수 있는 우수한 연구 인력 양성도 이뤄낼 것이다.”
jinho2323@hankyung.com
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