[로이슈 전여송 기자] 한국연구재단은 서울대학교 홍승윤 교수 연구팀이 여러 주족원소가 하나의 촉매 중심처럼 작용하도록 설계한 ‘다원자 주족원소 촉매’를 개발했다고 6일 밝혔다.

이번 연구는 원자 하나의 성질을 이용하는 방식에서 벗어나 여러 원자가 협력하도록 설계하는 것을 골자로 한다. 연구팀은 탄소 원자 하나를 중심으로 황 원자 네 개를 입체적으로 배치해 황 원자들이 직접 연결되지 않은 상태에서도 공간을 통해 서로 영향을 주고받도록 했다.

촉매는 적은 양으로 화학반응을 빠르고 선택적으로 일어나게 하는 물질로 의약품과 농약, 첨단소재 등의 제조 과정에 활용된다. 기존 촉매에는 팔라듐 등 전이금속이 사용되지만, 연구팀은 자연에 상대적으로 풍부한 주족원소를 이용하는 방식을 연구했다.

연구팀은 개발한 촉매를 염소·브로민·아이오딘 등 할로젠 원소를 분자에 붙이는 할로젠화 반응에 적용했다. 연구팀에 따르면 기존 방식으로 반응시키기 어려웠던 의약품·농약 유사 분자에도 촉매를 적용할 수 있는 것으로 나타났다.

연구팀은 황 원자가 할로젠을 분자에 전달하는 과정에서 할로젠과 직접 결합하지 않은 다른 황 원자들이 공간을 통해 영향을 미쳐 황과 할로젠 사이의 결합을 약화시키는 방식으로 반응을 돕는다는 원리도 확인했다.

연구 결과는 촉매 분야 국제학술지 ‘네이처 카탈리시스(Nature Catalysis)’에 지난달 2일 온라인 게재됐다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 우수신진연구사업 및 글로벌기초연구실사업 지원을 받아 수행됐다.

홍승윤 교수는 “이번 연구는 촉매 설계의 단위를 원자 하나에서 여러 원자의 협력으로 넓힌 것”이라며 “원자들을 공간적으로 잘 배치하면 원자 하나로는 얻기 어려운 성질과 반응성을 끌어낼 수 있다”고 설명했다.

전여송 로이슈(lawissue) 기자 arrive71@lawissue.co.kr