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현장 속 화학인 3인 3색 특강 서울대학교 화학부 김 성 근

현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

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Page 1: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

현장 속 화학인 3인 3색 특강

서울대학교 화학부

김 성 근

bull 학문으로서의 화학이 사람들에게 주는 혜택 김기문 IBS 단장

bull 화학과 실생활의 관계성 이진규 LG 화학 수석연구위원

bull 비전 있는 화학 분야 남학현 i-SENS 사장

이번 시간에는

현장 속 화학인 3인 3색 특강

분자의 합성 ndash 그 끝없는 도전

기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립 연구단 단장

POSTECH 화학과 교수

김 기 문

Chemistry(화학)이란

자연과학의 한 분야로서

물질의 조성구조 성질 및 그 변화를 다루는 학문

- 두산 세계 대백과사전 -

화학자가 하는 일

1 2 3

화학의 꽃

ldquo화학자는 분자를 다루는 마법사다

이것 저것을 섞은 뒤 흔들고 휘저어 종국에는 원하는 분자를 만들어 낸다rdquo

Richard Feynman (Nobel Prize Physics 1965)

합성 (synthesis)

화학자는 왜 분자를 합성할까

1 유용한 성질

2 특허로 권리 보호

3 상용화 ndash 부(富)의 창출

의약품으로 lsquo대박rsquo이 난 분자

4

5

6

PhCONH O

O

OH

Ph

AcO O

O H

AcO

OCOPh HO

OH Me

O

OH

C CH

O

OEt HN N N

CH3

N

N N

O2S

분자를 합성하는 다른 이유

MtEverest

George Mallory (1886-1924)

왜 올라가냐고요 산이 저기 있기 때문에

7

8

분자가 저기 있기에

합성이 어렵기 때문에

우리의 한계를 극복해 보고자

2016년 화학분야 노벨상

Jean-Pierre Sauvage Sir J Fraser Stoddart Bernard L Feringa

for the design and synthesis of molecular machines

9 10 11

Molecular Machines (분자 기계)

외부에서 빛이나 전기같은 자극을 받아

기계적인 움직임을 보이는

분자나 분자 집합체

아주 작은 기계 ()

아주 작은 세계에 무한한 가능성이 있다

언젠가는 원자 하나 하나를 조작하여

아주 작은 기계를 만들 수 있을 것이다

Richard Feynman (Nobel prize physics 1965) 1959

12

Molecular Machines (분자 기계)

9 10 11

UV 20

UV 60

13

Catenanes (카테네인) amp Rotaxanes (로택세인)

[2]rotaxane [2]catenane

14 15

분자 엘리베이터(Molecular Elevator)

07mm

16

인공 근육(Artificial Muscle)

17

분자 모터 (Molecular Motor)

3 UV light leads to another 180-degree rotation

UV light 2 The tension is released when one rotor blade snaps over the other Backward rotation is prevented

4 The temperature is raised Which makes the methyl groups snap over the rator blades Backward rotation is prevented

UV light

methyl group

methyl group 1 UV light makes one rotor blade spin 180 degrees This creates tension in the molecule

18

나노 자동차 (Nano Car)

molecular chassis

rotating molecular motor

19

20

21

분자 스위치 메모리(Molecular Switch or Memory)

[Rotaxane based Molecular Switch] [Catenane based Molecular Switch]

state 0

state 1

stimulus A stimulus B stimulus A stimulus B

state 0

state 1

22

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 2: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

bull 학문으로서의 화학이 사람들에게 주는 혜택 김기문 IBS 단장

bull 화학과 실생활의 관계성 이진규 LG 화학 수석연구위원

bull 비전 있는 화학 분야 남학현 i-SENS 사장

이번 시간에는

현장 속 화학인 3인 3색 특강

분자의 합성 ndash 그 끝없는 도전

기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립 연구단 단장

POSTECH 화학과 교수

김 기 문

Chemistry(화학)이란

자연과학의 한 분야로서

물질의 조성구조 성질 및 그 변화를 다루는 학문

- 두산 세계 대백과사전 -

화학자가 하는 일

1 2 3

화학의 꽃

ldquo화학자는 분자를 다루는 마법사다

이것 저것을 섞은 뒤 흔들고 휘저어 종국에는 원하는 분자를 만들어 낸다rdquo

Richard Feynman (Nobel Prize Physics 1965)

합성 (synthesis)

화학자는 왜 분자를 합성할까

1 유용한 성질

2 특허로 권리 보호

3 상용화 ndash 부(富)의 창출

의약품으로 lsquo대박rsquo이 난 분자

4

5

6

PhCONH O

O

OH

Ph

AcO O

O H

AcO

OCOPh HO

OH Me

O

OH

C CH

O

OEt HN N N

CH3

N

N N

O2S

분자를 합성하는 다른 이유

MtEverest

George Mallory (1886-1924)

왜 올라가냐고요 산이 저기 있기 때문에

7

8

분자가 저기 있기에

합성이 어렵기 때문에

우리의 한계를 극복해 보고자

2016년 화학분야 노벨상

Jean-Pierre Sauvage Sir J Fraser Stoddart Bernard L Feringa

for the design and synthesis of molecular machines

9 10 11

Molecular Machines (분자 기계)

외부에서 빛이나 전기같은 자극을 받아

기계적인 움직임을 보이는

분자나 분자 집합체

아주 작은 기계 ()

아주 작은 세계에 무한한 가능성이 있다

언젠가는 원자 하나 하나를 조작하여

아주 작은 기계를 만들 수 있을 것이다

Richard Feynman (Nobel prize physics 1965) 1959

12

Molecular Machines (분자 기계)

9 10 11

UV 20

UV 60

13

Catenanes (카테네인) amp Rotaxanes (로택세인)

[2]rotaxane [2]catenane

14 15

분자 엘리베이터(Molecular Elevator)

07mm

16

인공 근육(Artificial Muscle)

17

분자 모터 (Molecular Motor)

3 UV light leads to another 180-degree rotation

UV light 2 The tension is released when one rotor blade snaps over the other Backward rotation is prevented

4 The temperature is raised Which makes the methyl groups snap over the rator blades Backward rotation is prevented

UV light

methyl group

methyl group 1 UV light makes one rotor blade spin 180 degrees This creates tension in the molecule

18

나노 자동차 (Nano Car)

molecular chassis

rotating molecular motor

19

20

21

분자 스위치 메모리(Molecular Switch or Memory)

[Rotaxane based Molecular Switch] [Catenane based Molecular Switch]

state 0

state 1

stimulus A stimulus B stimulus A stimulus B

state 0

state 1

22

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 3: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

현장 속 화학인 3인 3색 특강

분자의 합성 ndash 그 끝없는 도전

기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립 연구단 단장

POSTECH 화학과 교수

김 기 문

Chemistry(화학)이란

자연과학의 한 분야로서

물질의 조성구조 성질 및 그 변화를 다루는 학문

- 두산 세계 대백과사전 -

화학자가 하는 일

1 2 3

화학의 꽃

ldquo화학자는 분자를 다루는 마법사다

이것 저것을 섞은 뒤 흔들고 휘저어 종국에는 원하는 분자를 만들어 낸다rdquo

Richard Feynman (Nobel Prize Physics 1965)

합성 (synthesis)

화학자는 왜 분자를 합성할까

1 유용한 성질

2 특허로 권리 보호

3 상용화 ndash 부(富)의 창출

의약품으로 lsquo대박rsquo이 난 분자

4

5

6

PhCONH O

O

OH

Ph

AcO O

O H

AcO

OCOPh HO

OH Me

O

OH

C CH

O

OEt HN N N

CH3

N

N N

O2S

분자를 합성하는 다른 이유

MtEverest

George Mallory (1886-1924)

왜 올라가냐고요 산이 저기 있기 때문에

7

8

분자가 저기 있기에

합성이 어렵기 때문에

우리의 한계를 극복해 보고자

2016년 화학분야 노벨상

Jean-Pierre Sauvage Sir J Fraser Stoddart Bernard L Feringa

for the design and synthesis of molecular machines

9 10 11

Molecular Machines (분자 기계)

외부에서 빛이나 전기같은 자극을 받아

기계적인 움직임을 보이는

분자나 분자 집합체

아주 작은 기계 ()

아주 작은 세계에 무한한 가능성이 있다

언젠가는 원자 하나 하나를 조작하여

아주 작은 기계를 만들 수 있을 것이다

Richard Feynman (Nobel prize physics 1965) 1959

12

Molecular Machines (분자 기계)

9 10 11

UV 20

UV 60

13

Catenanes (카테네인) amp Rotaxanes (로택세인)

[2]rotaxane [2]catenane

14 15

분자 엘리베이터(Molecular Elevator)

07mm

16

인공 근육(Artificial Muscle)

17

분자 모터 (Molecular Motor)

3 UV light leads to another 180-degree rotation

UV light 2 The tension is released when one rotor blade snaps over the other Backward rotation is prevented

4 The temperature is raised Which makes the methyl groups snap over the rator blades Backward rotation is prevented

UV light

methyl group

methyl group 1 UV light makes one rotor blade spin 180 degrees This creates tension in the molecule

18

나노 자동차 (Nano Car)

molecular chassis

rotating molecular motor

19

20

21

분자 스위치 메모리(Molecular Switch or Memory)

[Rotaxane based Molecular Switch] [Catenane based Molecular Switch]

state 0

state 1

stimulus A stimulus B stimulus A stimulus B

state 0

state 1

22

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

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Chemistry(화학)이란

자연과학의 한 분야로서

물질의 조성구조 성질 및 그 변화를 다루는 학문

- 두산 세계 대백과사전 -

화학자가 하는 일

1 2 3

화학의 꽃

ldquo화학자는 분자를 다루는 마법사다

이것 저것을 섞은 뒤 흔들고 휘저어 종국에는 원하는 분자를 만들어 낸다rdquo

Richard Feynman (Nobel Prize Physics 1965)

합성 (synthesis)

화학자는 왜 분자를 합성할까

1 유용한 성질

2 특허로 권리 보호

3 상용화 ndash 부(富)의 창출

의약품으로 lsquo대박rsquo이 난 분자

4

5

6

PhCONH O

O

OH

Ph

AcO O

O H

AcO

OCOPh HO

OH Me

O

OH

C CH

O

OEt HN N N

CH3

N

N N

O2S

분자를 합성하는 다른 이유

MtEverest

George Mallory (1886-1924)

왜 올라가냐고요 산이 저기 있기 때문에

7

8

분자가 저기 있기에

합성이 어렵기 때문에

우리의 한계를 극복해 보고자

2016년 화학분야 노벨상

Jean-Pierre Sauvage Sir J Fraser Stoddart Bernard L Feringa

for the design and synthesis of molecular machines

9 10 11

Molecular Machines (분자 기계)

외부에서 빛이나 전기같은 자극을 받아

기계적인 움직임을 보이는

분자나 분자 집합체

아주 작은 기계 ()

아주 작은 세계에 무한한 가능성이 있다

언젠가는 원자 하나 하나를 조작하여

아주 작은 기계를 만들 수 있을 것이다

Richard Feynman (Nobel prize physics 1965) 1959

12

Molecular Machines (분자 기계)

9 10 11

UV 20

UV 60

13

Catenanes (카테네인) amp Rotaxanes (로택세인)

[2]rotaxane [2]catenane

14 15

분자 엘리베이터(Molecular Elevator)

07mm

16

인공 근육(Artificial Muscle)

17

분자 모터 (Molecular Motor)

3 UV light leads to another 180-degree rotation

UV light 2 The tension is released when one rotor blade snaps over the other Backward rotation is prevented

4 The temperature is raised Which makes the methyl groups snap over the rator blades Backward rotation is prevented

UV light

methyl group

methyl group 1 UV light makes one rotor blade spin 180 degrees This creates tension in the molecule

18

나노 자동차 (Nano Car)

molecular chassis

rotating molecular motor

19

20

21

분자 스위치 메모리(Molecular Switch or Memory)

[Rotaxane based Molecular Switch] [Catenane based Molecular Switch]

state 0

state 1

stimulus A stimulus B stimulus A stimulus B

state 0

state 1

22

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 5: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

화학자가 하는 일

1 2 3

화학의 꽃

ldquo화학자는 분자를 다루는 마법사다

이것 저것을 섞은 뒤 흔들고 휘저어 종국에는 원하는 분자를 만들어 낸다rdquo

Richard Feynman (Nobel Prize Physics 1965)

합성 (synthesis)

화학자는 왜 분자를 합성할까

1 유용한 성질

2 특허로 권리 보호

3 상용화 ndash 부(富)의 창출

의약품으로 lsquo대박rsquo이 난 분자

4

5

6

PhCONH O

O

OH

Ph

AcO O

O H

AcO

OCOPh HO

OH Me

O

OH

C CH

O

OEt HN N N

CH3

N

N N

O2S

분자를 합성하는 다른 이유

MtEverest

George Mallory (1886-1924)

왜 올라가냐고요 산이 저기 있기 때문에

7

8

분자가 저기 있기에

합성이 어렵기 때문에

우리의 한계를 극복해 보고자

2016년 화학분야 노벨상

Jean-Pierre Sauvage Sir J Fraser Stoddart Bernard L Feringa

for the design and synthesis of molecular machines

9 10 11

Molecular Machines (분자 기계)

외부에서 빛이나 전기같은 자극을 받아

기계적인 움직임을 보이는

분자나 분자 집합체

아주 작은 기계 ()

아주 작은 세계에 무한한 가능성이 있다

언젠가는 원자 하나 하나를 조작하여

아주 작은 기계를 만들 수 있을 것이다

Richard Feynman (Nobel prize physics 1965) 1959

12

Molecular Machines (분자 기계)

9 10 11

UV 20

UV 60

13

Catenanes (카테네인) amp Rotaxanes (로택세인)

[2]rotaxane [2]catenane

14 15

분자 엘리베이터(Molecular Elevator)

07mm

16

인공 근육(Artificial Muscle)

17

분자 모터 (Molecular Motor)

3 UV light leads to another 180-degree rotation

UV light 2 The tension is released when one rotor blade snaps over the other Backward rotation is prevented

4 The temperature is raised Which makes the methyl groups snap over the rator blades Backward rotation is prevented

UV light

methyl group

methyl group 1 UV light makes one rotor blade spin 180 degrees This creates tension in the molecule

18

나노 자동차 (Nano Car)

molecular chassis

rotating molecular motor

19

20

21

분자 스위치 메모리(Molecular Switch or Memory)

[Rotaxane based Molecular Switch] [Catenane based Molecular Switch]

state 0

state 1

stimulus A stimulus B stimulus A stimulus B

state 0

state 1

22

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 6: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

화학의 꽃

ldquo화학자는 분자를 다루는 마법사다

이것 저것을 섞은 뒤 흔들고 휘저어 종국에는 원하는 분자를 만들어 낸다rdquo

Richard Feynman (Nobel Prize Physics 1965)

합성 (synthesis)

화학자는 왜 분자를 합성할까

1 유용한 성질

2 특허로 권리 보호

3 상용화 ndash 부(富)의 창출

의약품으로 lsquo대박rsquo이 난 분자

4

5

6

PhCONH O

O

OH

Ph

AcO O

O H

AcO

OCOPh HO

OH Me

O

OH

C CH

O

OEt HN N N

CH3

N

N N

O2S

분자를 합성하는 다른 이유

MtEverest

George Mallory (1886-1924)

왜 올라가냐고요 산이 저기 있기 때문에

7

8

분자가 저기 있기에

합성이 어렵기 때문에

우리의 한계를 극복해 보고자

2016년 화학분야 노벨상

Jean-Pierre Sauvage Sir J Fraser Stoddart Bernard L Feringa

for the design and synthesis of molecular machines

9 10 11

Molecular Machines (분자 기계)

외부에서 빛이나 전기같은 자극을 받아

기계적인 움직임을 보이는

분자나 분자 집합체

아주 작은 기계 ()

아주 작은 세계에 무한한 가능성이 있다

언젠가는 원자 하나 하나를 조작하여

아주 작은 기계를 만들 수 있을 것이다

Richard Feynman (Nobel prize physics 1965) 1959

12

Molecular Machines (분자 기계)

9 10 11

UV 20

UV 60

13

Catenanes (카테네인) amp Rotaxanes (로택세인)

[2]rotaxane [2]catenane

14 15

분자 엘리베이터(Molecular Elevator)

07mm

16

인공 근육(Artificial Muscle)

17

분자 모터 (Molecular Motor)

3 UV light leads to another 180-degree rotation

UV light 2 The tension is released when one rotor blade snaps over the other Backward rotation is prevented

4 The temperature is raised Which makes the methyl groups snap over the rator blades Backward rotation is prevented

UV light

methyl group

methyl group 1 UV light makes one rotor blade spin 180 degrees This creates tension in the molecule

18

나노 자동차 (Nano Car)

molecular chassis

rotating molecular motor

19

20

21

분자 스위치 메모리(Molecular Switch or Memory)

[Rotaxane based Molecular Switch] [Catenane based Molecular Switch]

state 0

state 1

stimulus A stimulus B stimulus A stimulus B

state 0

state 1

22

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 7: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

화학자는 왜 분자를 합성할까

1 유용한 성질

2 특허로 권리 보호

3 상용화 ndash 부(富)의 창출

의약품으로 lsquo대박rsquo이 난 분자

4

5

6

PhCONH O

O

OH

Ph

AcO O

O H

AcO

OCOPh HO

OH Me

O

OH

C CH

O

OEt HN N N

CH3

N

N N

O2S

분자를 합성하는 다른 이유

MtEverest

George Mallory (1886-1924)

왜 올라가냐고요 산이 저기 있기 때문에

7

8

분자가 저기 있기에

합성이 어렵기 때문에

우리의 한계를 극복해 보고자

2016년 화학분야 노벨상

Jean-Pierre Sauvage Sir J Fraser Stoddart Bernard L Feringa

for the design and synthesis of molecular machines

9 10 11

Molecular Machines (분자 기계)

외부에서 빛이나 전기같은 자극을 받아

기계적인 움직임을 보이는

분자나 분자 집합체

아주 작은 기계 ()

아주 작은 세계에 무한한 가능성이 있다

언젠가는 원자 하나 하나를 조작하여

아주 작은 기계를 만들 수 있을 것이다

Richard Feynman (Nobel prize physics 1965) 1959

12

Molecular Machines (분자 기계)

9 10 11

UV 20

UV 60

13

Catenanes (카테네인) amp Rotaxanes (로택세인)

[2]rotaxane [2]catenane

14 15

분자 엘리베이터(Molecular Elevator)

07mm

16

인공 근육(Artificial Muscle)

17

분자 모터 (Molecular Motor)

3 UV light leads to another 180-degree rotation

UV light 2 The tension is released when one rotor blade snaps over the other Backward rotation is prevented

4 The temperature is raised Which makes the methyl groups snap over the rator blades Backward rotation is prevented

UV light

methyl group

methyl group 1 UV light makes one rotor blade spin 180 degrees This creates tension in the molecule

18

나노 자동차 (Nano Car)

molecular chassis

rotating molecular motor

19

20

21

분자 스위치 메모리(Molecular Switch or Memory)

[Rotaxane based Molecular Switch] [Catenane based Molecular Switch]

state 0

state 1

stimulus A stimulus B stimulus A stimulus B

state 0

state 1

22

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 8: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

의약품으로 lsquo대박rsquo이 난 분자

4

5

6

PhCONH O

O

OH

Ph

AcO O

O H

AcO

OCOPh HO

OH Me

O

OH

C CH

O

OEt HN N N

CH3

N

N N

O2S

분자를 합성하는 다른 이유

MtEverest

George Mallory (1886-1924)

왜 올라가냐고요 산이 저기 있기 때문에

7

8

분자가 저기 있기에

합성이 어렵기 때문에

우리의 한계를 극복해 보고자

2016년 화학분야 노벨상

Jean-Pierre Sauvage Sir J Fraser Stoddart Bernard L Feringa

for the design and synthesis of molecular machines

9 10 11

Molecular Machines (분자 기계)

외부에서 빛이나 전기같은 자극을 받아

기계적인 움직임을 보이는

분자나 분자 집합체

아주 작은 기계 ()

아주 작은 세계에 무한한 가능성이 있다

언젠가는 원자 하나 하나를 조작하여

아주 작은 기계를 만들 수 있을 것이다

Richard Feynman (Nobel prize physics 1965) 1959

12

Molecular Machines (분자 기계)

9 10 11

UV 20

UV 60

13

Catenanes (카테네인) amp Rotaxanes (로택세인)

[2]rotaxane [2]catenane

14 15

분자 엘리베이터(Molecular Elevator)

07mm

16

인공 근육(Artificial Muscle)

17

분자 모터 (Molecular Motor)

3 UV light leads to another 180-degree rotation

UV light 2 The tension is released when one rotor blade snaps over the other Backward rotation is prevented

4 The temperature is raised Which makes the methyl groups snap over the rator blades Backward rotation is prevented

UV light

methyl group

methyl group 1 UV light makes one rotor blade spin 180 degrees This creates tension in the molecule

18

나노 자동차 (Nano Car)

molecular chassis

rotating molecular motor

19

20

21

분자 스위치 메모리(Molecular Switch or Memory)

[Rotaxane based Molecular Switch] [Catenane based Molecular Switch]

state 0

state 1

stimulus A stimulus B stimulus A stimulus B

state 0

state 1

22

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 9: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

분자를 합성하는 다른 이유

MtEverest

George Mallory (1886-1924)

왜 올라가냐고요 산이 저기 있기 때문에

7

8

분자가 저기 있기에

합성이 어렵기 때문에

우리의 한계를 극복해 보고자

2016년 화학분야 노벨상

Jean-Pierre Sauvage Sir J Fraser Stoddart Bernard L Feringa

for the design and synthesis of molecular machines

9 10 11

Molecular Machines (분자 기계)

외부에서 빛이나 전기같은 자극을 받아

기계적인 움직임을 보이는

분자나 분자 집합체

아주 작은 기계 ()

아주 작은 세계에 무한한 가능성이 있다

언젠가는 원자 하나 하나를 조작하여

아주 작은 기계를 만들 수 있을 것이다

Richard Feynman (Nobel prize physics 1965) 1959

12

Molecular Machines (분자 기계)

9 10 11

UV 20

UV 60

13

Catenanes (카테네인) amp Rotaxanes (로택세인)

[2]rotaxane [2]catenane

14 15

분자 엘리베이터(Molecular Elevator)

07mm

16

인공 근육(Artificial Muscle)

17

분자 모터 (Molecular Motor)

3 UV light leads to another 180-degree rotation

UV light 2 The tension is released when one rotor blade snaps over the other Backward rotation is prevented

4 The temperature is raised Which makes the methyl groups snap over the rator blades Backward rotation is prevented

UV light

methyl group

methyl group 1 UV light makes one rotor blade spin 180 degrees This creates tension in the molecule

18

나노 자동차 (Nano Car)

molecular chassis

rotating molecular motor

19

20

21

분자 스위치 메모리(Molecular Switch or Memory)

[Rotaxane based Molecular Switch] [Catenane based Molecular Switch]

state 0

state 1

stimulus A stimulus B stimulus A stimulus B

state 0

state 1

22

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 10: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

2016년 화학분야 노벨상

Jean-Pierre Sauvage Sir J Fraser Stoddart Bernard L Feringa

for the design and synthesis of molecular machines

9 10 11

Molecular Machines (분자 기계)

외부에서 빛이나 전기같은 자극을 받아

기계적인 움직임을 보이는

분자나 분자 집합체

아주 작은 기계 ()

아주 작은 세계에 무한한 가능성이 있다

언젠가는 원자 하나 하나를 조작하여

아주 작은 기계를 만들 수 있을 것이다

Richard Feynman (Nobel prize physics 1965) 1959

12

Molecular Machines (분자 기계)

9 10 11

UV 20

UV 60

13

Catenanes (카테네인) amp Rotaxanes (로택세인)

[2]rotaxane [2]catenane

14 15

분자 엘리베이터(Molecular Elevator)

07mm

16

인공 근육(Artificial Muscle)

17

분자 모터 (Molecular Motor)

3 UV light leads to another 180-degree rotation

UV light 2 The tension is released when one rotor blade snaps over the other Backward rotation is prevented

4 The temperature is raised Which makes the methyl groups snap over the rator blades Backward rotation is prevented

UV light

methyl group

methyl group 1 UV light makes one rotor blade spin 180 degrees This creates tension in the molecule

18

나노 자동차 (Nano Car)

molecular chassis

rotating molecular motor

19

20

21

분자 스위치 메모리(Molecular Switch or Memory)

[Rotaxane based Molecular Switch] [Catenane based Molecular Switch]

state 0

state 1

stimulus A stimulus B stimulus A stimulus B

state 0

state 1

22

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 11: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

Molecular Machines (분자 기계)

외부에서 빛이나 전기같은 자극을 받아

기계적인 움직임을 보이는

분자나 분자 집합체

아주 작은 기계 ()

아주 작은 세계에 무한한 가능성이 있다

언젠가는 원자 하나 하나를 조작하여

아주 작은 기계를 만들 수 있을 것이다

Richard Feynman (Nobel prize physics 1965) 1959

12

Molecular Machines (분자 기계)

9 10 11

UV 20

UV 60

13

Catenanes (카테네인) amp Rotaxanes (로택세인)

[2]rotaxane [2]catenane

14 15

분자 엘리베이터(Molecular Elevator)

07mm

16

인공 근육(Artificial Muscle)

17

분자 모터 (Molecular Motor)

3 UV light leads to another 180-degree rotation

UV light 2 The tension is released when one rotor blade snaps over the other Backward rotation is prevented

4 The temperature is raised Which makes the methyl groups snap over the rator blades Backward rotation is prevented

UV light

methyl group

methyl group 1 UV light makes one rotor blade spin 180 degrees This creates tension in the molecule

18

나노 자동차 (Nano Car)

molecular chassis

rotating molecular motor

19

20

21

분자 스위치 메모리(Molecular Switch or Memory)

[Rotaxane based Molecular Switch] [Catenane based Molecular Switch]

state 0

state 1

stimulus A stimulus B stimulus A stimulus B

state 0

state 1

22

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 12: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

아주 작은 기계 ()

아주 작은 세계에 무한한 가능성이 있다

언젠가는 원자 하나 하나를 조작하여

아주 작은 기계를 만들 수 있을 것이다

Richard Feynman (Nobel prize physics 1965) 1959

12

Molecular Machines (분자 기계)

9 10 11

UV 20

UV 60

13

Catenanes (카테네인) amp Rotaxanes (로택세인)

[2]rotaxane [2]catenane

14 15

분자 엘리베이터(Molecular Elevator)

07mm

16

인공 근육(Artificial Muscle)

17

분자 모터 (Molecular Motor)

3 UV light leads to another 180-degree rotation

UV light 2 The tension is released when one rotor blade snaps over the other Backward rotation is prevented

4 The temperature is raised Which makes the methyl groups snap over the rator blades Backward rotation is prevented

UV light

methyl group

methyl group 1 UV light makes one rotor blade spin 180 degrees This creates tension in the molecule

18

나노 자동차 (Nano Car)

molecular chassis

rotating molecular motor

19

20

21

분자 스위치 메모리(Molecular Switch or Memory)

[Rotaxane based Molecular Switch] [Catenane based Molecular Switch]

state 0

state 1

stimulus A stimulus B stimulus A stimulus B

state 0

state 1

22

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 13: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

Molecular Machines (분자 기계)

9 10 11

UV 20

UV 60

13

Catenanes (카테네인) amp Rotaxanes (로택세인)

[2]rotaxane [2]catenane

14 15

분자 엘리베이터(Molecular Elevator)

07mm

16

인공 근육(Artificial Muscle)

17

분자 모터 (Molecular Motor)

3 UV light leads to another 180-degree rotation

UV light 2 The tension is released when one rotor blade snaps over the other Backward rotation is prevented

4 The temperature is raised Which makes the methyl groups snap over the rator blades Backward rotation is prevented

UV light

methyl group

methyl group 1 UV light makes one rotor blade spin 180 degrees This creates tension in the molecule

18

나노 자동차 (Nano Car)

molecular chassis

rotating molecular motor

19

20

21

분자 스위치 메모리(Molecular Switch or Memory)

[Rotaxane based Molecular Switch] [Catenane based Molecular Switch]

state 0

state 1

stimulus A stimulus B stimulus A stimulus B

state 0

state 1

22

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 14: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

Catenanes (카테네인) amp Rotaxanes (로택세인)

[2]rotaxane [2]catenane

14 15

분자 엘리베이터(Molecular Elevator)

07mm

16

인공 근육(Artificial Muscle)

17

분자 모터 (Molecular Motor)

3 UV light leads to another 180-degree rotation

UV light 2 The tension is released when one rotor blade snaps over the other Backward rotation is prevented

4 The temperature is raised Which makes the methyl groups snap over the rator blades Backward rotation is prevented

UV light

methyl group

methyl group 1 UV light makes one rotor blade spin 180 degrees This creates tension in the molecule

18

나노 자동차 (Nano Car)

molecular chassis

rotating molecular motor

19

20

21

분자 스위치 메모리(Molecular Switch or Memory)

[Rotaxane based Molecular Switch] [Catenane based Molecular Switch]

state 0

state 1

stimulus A stimulus B stimulus A stimulus B

state 0

state 1

22

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 15: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

분자 엘리베이터(Molecular Elevator)

07mm

16

인공 근육(Artificial Muscle)

17

분자 모터 (Molecular Motor)

3 UV light leads to another 180-degree rotation

UV light 2 The tension is released when one rotor blade snaps over the other Backward rotation is prevented

4 The temperature is raised Which makes the methyl groups snap over the rator blades Backward rotation is prevented

UV light

methyl group

methyl group 1 UV light makes one rotor blade spin 180 degrees This creates tension in the molecule

18

나노 자동차 (Nano Car)

molecular chassis

rotating molecular motor

19

20

21

분자 스위치 메모리(Molecular Switch or Memory)

[Rotaxane based Molecular Switch] [Catenane based Molecular Switch]

state 0

state 1

stimulus A stimulus B stimulus A stimulus B

state 0

state 1

22

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

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인공 근육(Artificial Muscle)

17

분자 모터 (Molecular Motor)

3 UV light leads to another 180-degree rotation

UV light 2 The tension is released when one rotor blade snaps over the other Backward rotation is prevented

4 The temperature is raised Which makes the methyl groups snap over the rator blades Backward rotation is prevented

UV light

methyl group

methyl group 1 UV light makes one rotor blade spin 180 degrees This creates tension in the molecule

18

나노 자동차 (Nano Car)

molecular chassis

rotating molecular motor

19

20

21

분자 스위치 메모리(Molecular Switch or Memory)

[Rotaxane based Molecular Switch] [Catenane based Molecular Switch]

state 0

state 1

stimulus A stimulus B stimulus A stimulus B

state 0

state 1

22

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 17: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

분자 모터 (Molecular Motor)

3 UV light leads to another 180-degree rotation

UV light 2 The tension is released when one rotor blade snaps over the other Backward rotation is prevented

4 The temperature is raised Which makes the methyl groups snap over the rator blades Backward rotation is prevented

UV light

methyl group

methyl group 1 UV light makes one rotor blade spin 180 degrees This creates tension in the molecule

18

나노 자동차 (Nano Car)

molecular chassis

rotating molecular motor

19

20

21

분자 스위치 메모리(Molecular Switch or Memory)

[Rotaxane based Molecular Switch] [Catenane based Molecular Switch]

state 0

state 1

stimulus A stimulus B stimulus A stimulus B

state 0

state 1

22

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 18: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

나노 자동차 (Nano Car)

molecular chassis

rotating molecular motor

19

20

21

분자 스위치 메모리(Molecular Switch or Memory)

[Rotaxane based Molecular Switch] [Catenane based Molecular Switch]

state 0

state 1

stimulus A stimulus B stimulus A stimulus B

state 0

state 1

22

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 19: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

분자 스위치 메모리(Molecular Switch or Memory)

[Rotaxane based Molecular Switch] [Catenane based Molecular Switch]

state 0

state 1

stimulus A stimulus B stimulus A stimulus B

state 0

state 1

22

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 20: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

200nm

23

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 21: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

나노로봇(Nano Robot)

24

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 22: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

Boeing B747-400 2007

Wright Flyer 1 1903

25

26

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 23: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

화학 그리고 자연과학

지적 호기심 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열망 불가능에 도전하는 불굴의 정신에 의해 발전

처음에는 호기심에서 출발한 일일지라도 실용연구로 이어져 후일 인류의 복지증진에 기여

수많은 좌절과 희열을 맛보면서 오늘도 화학자는 새로운 분자의 합성을 통해 아직 아무도 오르지 못한 봉우리를 향한 끝없는 도전을 계속한다 저기 분자가 있기에hellip 27

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 24: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

자료 출처 1 Experiment httpspixabaycom

2 chemistry structure httpspixabaycom

3 rasor experiment httpscommonswikimediaorg

4 plant httpspixabaycom

5 contraceptive httpswwwflickrcom

6 Viagra httpscompraviagraitalianet

7 george Mallory httpszhwikipediaorg

8 Mt Everest httpscommonswikimediaorg

9 노벨상 수상자 Jean-Pierre Sauvage httpwwwenunistrafr

10 노벨상 수상자 Sir J Fraser Stoddart httpwwwchemistrynorthwesternedu

11 노벨상 수상자 Bernard L Feringa httpscommonswikimediaorg

12 Richard Feynman httpsitwikipediaorg

13 분자기계 httpwwwcompoundchemcom

14 [2]catenane J P Sauvage et al Tetrahedron Lett 1983 24 5095

15 [2]rotaxane J F Stoddart et al J Am Chem Soc 1991 113 5131

16 Molecular Elevator J F Stoddart et al Science 2004 303 1845

17 Artificial Muscle J-P Sauvage et al Angew Chem Int Ed 2000 39 3284

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 25: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

자료 출처 18 Molecular Motor B L Feringa et al Nature1999 401 152

19 Nano Car1 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

20 Nano Car2 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

21 Nano Car3 B L Feringa et al Nature 2011 479 208

22 Molecular Switch or Memory V Balzani A Credi F M Raymo J F Stoddart Angew Chem Int Ed 2000 39 3348

23 Molecular electronic memory J R Heath et al Nature 2007 445 414

24 nano robot httpswwwflickrcom

25 wright flyer httpsenwikipediaorgwikiWright_Flyer

26 boeing b747-4099 httpswwwgooglecom

27 snow climbing httpspixabaycom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 26: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

현장 속 화학인 3인 3색 특강

당신이 꿈꾸는 것 모두 화학입니다

LG화학 수석연구위원

이진규

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 27: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

화학에 대한 오해

No-Chemi (노케미) 족

Chemiphobia (화학공포증)

화학물질은 나쁜 것 가능한 피해야 할 것 천연물질은 좋은 것 독성이 없는 안전한 것

사실

세상의 모든 물질은

화학물질 이다

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 28: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

1

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 29: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

화학공포증

화학산업에 대한 오해

화학에 대한 두려움

화학물질에 대한 오해

화학에 대한 오해

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 30: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

이것은 무엇일까

4000개 이상의 화학 물질을 포함하고 있는데 지구상의 모든 인간의 몸으로 확산되고 있다

bull 이 속에는 formaldehyde acetone ketone bodies dihydrogen monoxide tryptophan urea Dehydroeplandrosterone Hexosephosphate P 그리고 20 종 이상의 산 종류들이 포함되어있다

bull 이들 화학 물질은 거의 모두 특정 농도 이상에서는 어린이와 성인에게 치명적인 독성을 가진다

bull 이들 화학 물질은 또한 요가 매트 폭발물 등과 같은 전쟁용품이나 산업용품에도 사용된다

bull 이들 화학 물질은 너무 넓게 퍼져 있어서 모든 아기가 태어날 때 이미 높은 농도로 몸 속에 가지고 태어난다

bull 의료 종사자 제약 회사 그리고 정부는 사람들 몸 속에 이 물질이 일정하게 유지되거나 더 많이 포함되도록 하기 위해서 매년 수십억 달러를 지출한다

바로 우리 몸 속 피입니다 ^^

2

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 31: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

화학에 대한 오해

심심하고 무식한 못 된 사람들이 SNS에 마구 올린

잘 모르는 내용의 글 때문에 놀라지 마십시오

잘 읽고 공부해서 이해하게 되면

어리석은 행동을 안 하게 됩니다

과학 바보처럼 멍청해지는 것을 막아줍니다

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 32: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

자연물 유래 물질

인공적 발효조절로

만든 알코올 (술)

합성물질

Glucose로 만든 비타민C

Ethylene과 스팀에서 만든 알코올

천연물질

오렌지 속의 비타민C

과일로부터 자연 발효된 알코올 (술)

3

4 5

화학에 대한 오해

HO

OH

OH HO

H

O O

O OH OH

OH OH

HO

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

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4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 33: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

화학물질 유용한 성질을 가지는 천연재료들을

대량합성하고 성질을 최적화시켜 상품화 한 것들

많은 사람들이

저렴하게 쓸 수 있도록 개발된 상품들

합성경로가 달라도 동일한 화학물질 (순도 문제 생산가격 문제)

천연재료로 직접 만든 제품도

결국 화학물질을 원료로 사용해야 됨

(비누 화장품 소독제 등)

많은 경우 최적화되지 않아서 효과가 미흡

2Na + Cl2

2NaCl

6

8

7

화학에 대한 오해

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 34: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

항암제 Taxol

태평양 주목 껍질에서 추출 난소암 유방암 등에 효과 1명 치료 필요한 양 100년 묵은 주목 3그루 2016년 도매가-약 $100kg $30~60g

94년 초 미국 두 연구그룹에서 Taxol을 전합성(Total Synthesis) 아직 상업화 진행 중

Semisynthesis 방법으로 대량 생산 (BMS Bristol-Myers-Squipp)

아직 전체 시장규모 4조 5천억 (국내 1천억) 수준

Semisynthesis of taxol from 10-deacetylbaccatain and (3R 4S)-3-triethylsilanyloxy-4phenyl-N_Boc-2-azetidinone

10 11

9

12

Super Absorbent Polymer (SAP)

Poly(acrylic acid)

Poly(acrylic acid) Gel

천 기저귀

천연펄프 기저귀

13

14

15

16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

rarr

- COOH

- COO

- COONs

- COO - COO

- COONs - COO

- COO-

- COO-

- COON

- COO

- CONs - COO-

- COO-

화학제품에 대한 올바른 이해

bull 부피와 질량을 가지는 세상의 모든 물질들은 화학물질이다

bull 천연물질과 합성물질은 생산되는 경로가 다르더라도

물질자체의 특성은 동일하다 순도가 다르다

bull 화학제품들은 공정개선 등을 통해 고순도 대량 합성된 물질들이다

bull 경제성과 효용성에 기반한 다양한 화학제품의 올바른 사용

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

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9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

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화학전공자가 가는 길

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화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

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20C의 과정

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21C의 변신

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대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

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양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

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산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

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신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

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② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

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④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

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미래의 화학자들에게

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Super Absorbent Polymer (SAP)

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13

14

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16

nH2C = CH - CO2H CH2 - C

CO2H

H n

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1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

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약력

20C의 과정

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박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

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21C의 변신

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연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

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대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

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성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

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박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

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양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

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신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

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⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

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미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

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연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 36: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

화학제품에 대한 올바른 이해

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자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

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1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

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약력

20C의 과정

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박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

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21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

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대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

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① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

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성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

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박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 37: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

자료 출처 1 표준주기율표(대한화학학회) httpsnewkcsnetorkr 2 손가락의 피 httpspixabaycomko 3 오렌지 httpscommonswikimediaorg 4 과일발표 술 httpspixabaycomko 5 인공적 발효조절을 통한 술 제조 httpscommonswikimediaorg 6 염전 httpspixabaycom 7 나트륨 덩어리 httpscommonswikimediaorg

8 염소 기체 httpscommonswikimediaorg

9 Taxol 화학식1 httpsenwikipediaorg 10 Taxol병 httpswwwflickrcom 11 주목나무 httpsdewikipediaorg 12 Taxol 화학식2 httpscommonswikimediaorg 13 천 기저귀 httpspixabaycom 14 벌채된 나무 httpspixabaycom 15 기저귀 찬 아이 httpspixabaycom 16 기저귀 실험 httpbloglgchemcom

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

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교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 38: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

현장 속 화학인 3인 3색 특강

화학전공자가 가는 길

i-SENS inc PresidentFounder

광운대학교 화학과 석좌교수

남학현

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

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bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 39: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

화학전공자가 가는 길

1) 화학전공자가 가는 길(20 C 형)

bull 학부졸업

bull 대학원-석박사

bull 박사후 과정

bull 연구자로서의 직업 - 연구소(국가 또는 사기업연구소) 또는 교육기관

bull 4차 산업혁명을 대비할 수 있는 길

2) 화학전공자가 가는 길(21 C 형)

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 40: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

약력

20C의 과정

bull 학부 화학 전공(물리화학 관심)대학원(분광학 연구와 양자화학계산 전공)

박사후과정(분자빔 레이저 분광학 연구)

bull 교수직에 임용된 후 전기화학 및 분광학을 응용한 바이오센서 연구

21C의 변신

bull 2000년 바이오센서 및 현장측정(Point of Care)용 체외진단기 전문

연구개발생산마케팅을 목표로 하는 회사를

동료교수님과 실험실 대학원생들과 같이 실험실 기업으로 창업

bull 2016년 현재 600여명의 직원과 80여 개국에 수출하는 기업으로 성장시킴

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

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새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

bull 유능한 (화학)연구자가 되려면 수학 물리 생물 전자 컴퓨터 프로그램 등의 지식을 골고루 접하고 활용할 줄 알아야 함

bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

Page 41: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

대학원 과정 연구 ndash 전문가의 첫 걸음

bull Matrix Isolation of unstable intermediates

① 극저온의 spectroscopic window에 형성된 불활성기체 고체 내에 불안정한 중간체를 생성 고정화 한 후 IRUVRaman 등과 같은 분광법으로 중간체의 생성 및 특성 연구

② 얻어진 결과를 양자화학 계산으로 얻어진 결과와 비교하여 중간체의 특성을 밝힘

성간물질 공업적 과정의 중간물질 유기반응의 메커니즘 연구 등에 기여할 수 있음

스스로 문제를 찾고 5년 간의 많은 시행착오를 통해 체계적으로 연구 과정을 짜고 결과를 논문으로 만드는 등 과학연구의 방법론과 다양한 화학분야를 익힐 수 있었음

Cold spectroscopic window

Cryogenic cooler

Vacuum pump

10-6 mbar

Inert gas solid

Trapped unstable molecule

Inert gas +

precursors

4ndash10K

박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

[Na K Cl 선택성 센서를 사용한

혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

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미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

bull 빈방을 채울 자금을 마련하기 위하여 어떤 연구제안서를 작성 하겠습니까

bull 어떤 연구자들을 끌어들여 내가 제안하는 연구에 동참할 흥미를 가지고 일할 수 있게 만드시겠습니까

bull 내 연구실서 일하는 연구원들을 어떻게 지원하여 ldquo삶의 걱정 없이 일할 수 있게 만드시겠습니까rdquo

bull 제안한 연구를 통해 어떻게 인류의 지식 향상이나 삶의 향상을 이룩하겠습니까

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자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

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박사후과정(Postdoctoral Research) ndash 영역확장심화연구

bull 초음속의 분자빔을 생성하여 초고속(ultra fast) 레이저 분광법으로 분자의 반응과정 들뜬 상태의 분광 특성 등을 나노 - 펨토초 단위로 분자의 특정 양자준위에서 실시간으로 사진을 찍듯 측정하여 화학반응을 근본 이론 수준에서 이해

양자화학 반응동력학 전자 컴퓨터 프로그램 광학 장비 등 종합적 과학지식을 필요로 하는 연구 분야 박사과정을 넘어 새로운 영역 도전

현대과학의 총아인 양자화학분광학반응동력학을 첨단의 복합 실험시설을 사용하며 큰 연구시설을 설계할 수 있는 역량이 길러졌음

1

교수 바이오센서 연구 ndash 새 영역 도전개척

bull 전기화학과 효소 및 화학물질의 특이적 선택적 반응을 이용하여 실용적으로 사용할 수 있는 센서를 고안하고 이를 실생활에 응용하는 방법을 찾음

박사 박사후 과정을 넘어 내 연구실에 맞는 비교적 간단한 실험시설로 연구가 가능하고 산학연구를 활발히 할 수 있는 분야 선택

산업계의 요구 이해 및 상업화에 필요한 과정 이해

교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

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혈액전해질 분석기] [효소반응법을 이용한 당화혈색소 분석 일회용 카트리지와 분석기]

기구설계 전자회로

컴퓨터 프로그래밍 네트워킹

새로운 일에는 항상 새로운 노력과 공부가 필요

신지식습득 및 생산과정 전반에 대한 학습 필요

사업가 - Biosensor Production Factory

① 박사과정 스스로 문제를 정의하고 논리적 문제에 접근하여 해결책을 찾아내었던 훈련

② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

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bull 현대의 과학연구는 공동연구가 대부분 ndash 국내외 공동연구자와의 커뮤니케이션(특히 외국어) 및 자기 몫을 충실히 하며 창의적일 수 있어야 함

bull 대학에서 경영 통계 인문 등 인접학문을 익히고 아이디어와 기회가 다가 오면 과감하게 도전하는 정신 필요

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Page 43: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

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② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

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⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

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bull lsquo쓸모 없는 배움과 경험이란 없다rsquo 젊었을 때 많이 배웁시다

미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

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교수창업사업 바이오센서 응용 진단기기 개발

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② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

③ 다양한 인접 기술 (전자 프로그램 광학 기계 등)에 대한 경험

④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

⑤ 폭넓은 독서(인문 심리학 경영학 등)와 사회활동에서 얻은 지혜

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미래의 화학자들에게

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Page 45: 현장 속 화학인 3인 3 특강 · 2017-01-07 · 현장 속 화학인 3인 3색 특강: 분자의 합성 – 그 끝없는 도전 기초과학연구원(ibs) 복잡계 자기조립

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② 박사후과정 복잡하고 큰 실험장비들을 다루며 대형 시설에 대한 두려움이 없어진 경험

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④ 실용적 바이오센서들을 다양한 과제와 산학협동 연구하며 얻은 산업화 과정에 대한 지식

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⑥ 학문을 통한 사회공헌에 대한 신념 지속적인 도전과 성과

미래의 화학자들에게

bull 화학은 물질에 대한 지식뿐만 아니라 사물을 논리적으로 관찰탐구하는 방법 실제생활에 응용하는 방법 인류에게 유용한 지식 또는 제품을 제공하는 방법을 제공하는 학문

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미래의 화학자들에게

bull 여러분에게 빈 방을 하나 연구실로 준다면 어떤 연구를 할 것이며 그 연구를 위해 무엇으로 방을 채우겠습니까

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연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

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연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

자료 출처 1 사진 ndash 카이스트 김상규 교수님 제공

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연구실을 사업장으로 바꾸면 창업입니다

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