안녕하세요. 경북 경산에 위치한 경일대학교 화학공학과에 재직하고 있는 이창훈 교수입니다. 저와 유기합성에 관심이 있는 화학공학과 학생들이 모여 함께 운영 중인 유기합성 실험실을 소개드립니다. 저희 실험실은 저와 학부 연구원 4명으로 구성되어 있습니다 (그림 1). 본 실험실에서는 천연물 유도체 및 기타 생리활성 물질들의 효과적인 합성방법을 개발하고 있습니다. 아울러 생물공정 유래 유기화합물의 분리 방법도 함께 연구하고 있습니다.

1. 실험실 분위기

저희 실험실은 2020년 1월에 시작하여 약 1년 8개월 동안 유지되어오고 있는 신생 연구실입니다. 현재의 구성원은 소수 정예이지만, 유기합성에 관심을 갖고 있으면서 실험에 흥미를 느끼는 학부 학생 누구나 참여할 수 있는 연구동아리 개념의 열린 연구실을 지향하며 운영되고 있습니다. 학부 연구원인 만큼 배우려는 열정과 열기가 대단하며, 항상 생기 넘치는 실험실이라고 할 수 있습니다. 또한 교수를 비롯한 연구원들 간의 의사소통이 자유롭고 원활하여 유기합성 실험 중에 발생하는 다양한 문제들을 비교적 어려움 없이 해결해 나가고 있습니다.

2. 실험실 생활 및 특징

연구원들은 현재 화학공학과 2~4학년 학생이므로, 국내·외 대학원 진학, 관련 회사 취업 등 각자가 원하는 다양한 진로와 꿈을 이루기 위해 학부 수업과 유기합성 실험을 병행하고 있습니다. 저희 실험실의 큰 특징으로는 교내 식품개발학과의 미생물발효 실험실과 활발하게 교류, 협력하면서 연구를 수행한다는 점입니다. 이로 인해 학생들은 유기화학과 미생물 분야의 실험을 동시에 경험하게 되며, 연구 성과에 있어서도 많은 시너지를 내고 있습니다. 또한 이런 과정에서 학생들은 자연스럽게 타 전공 분야의 연구자와 상호 의사소통하고 협력하는 방법을 배우게 되고, 좀 더 넓은 시야로 문제를 바라보며 해결할 수 있는 능력을 갖추게 될 것으로 기대하고 있습니다. 하지만, 무엇보다도 저와 함께 연구하는 학생들에 대하여 자랑스럽게 생각하는 점은 이제 막 대학생이 되어 자유로운 대학 생활을 마음껏 누리고 싶은 시기 임에도 각자의 목표와 미래를 위해 저와 함께 연구에 매진하고 있다는 점입니다.

​3. 실험실 연구

저희 실험실은 다양한 유기화합물의 효과적인 합성방법 및 분리 공정 개발에 관한 연구를 수행하고 있습니다. 첫 번째로는 생리활성이 기대되는 천연물 및 천연물 유도체의 효과적인 합성 방법을 개발하고 있습니다. 최근에는 이소싸이오시아네이트 (Isothiocyanate, -NCS) 작용기를 지닌 화합물 (그림 2)의 합성에 매우 큰 관심을 갖고 연구를 수행하고 있습니다. 이소싸이오시아네이트는 헤테로 큐뮬렌 (heterocumulene)의 일종으로 친핵체 (nucleophile)가 존재하는 조건에서 친전자체 (electrophile)로 작용하는 비교적 반응성이 높은 작용기입니다. 따라서 질소와 황을 함유한 헤테로고리 화합물을 합성하기 위한 중간체로 종종 사용되기도 하며, 그 자체로는 다양한 생리활성을 보여 의약품 등으로 적용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있습니다.

두 번째로는 생물공정 유래 유기화합물의 분리 기술 개발에 관한 연구를 수행하고 있습니다. 생물공정의 상업적 적용을 위해서는 배양액으로부터 산물을 효과적으로 분리해내는 기술이 필수적이라 할 수 있습니다. 저희 실험실에서 검토하고 있는 대표적인 분리 기술로는 레진을 이용한 산물의 선택적 흡착/탈착, 끓는점 차이를 이용한 다성분계 증류, 반응증류 등이 있으며 증류 관련해서는 Aspen Plus, DWSIM 등과 같은 공정모사 프로그램 (그림 3)을 이용하여 공정개발을 수행하고 있습니다.

4. 맺음말

저희 실험실은 “Beyond The Limit”이라는 경일대학교의 슬로건 아래 한계를 극복하고 유기합성에 불가능은 없다는 것을 보여주기 위한 노력을 경주할 것입니다. 뿐만 아니라, 미생물 발효와 같은 타 분야와의 융합을 통해 현재의 바이오 기술에 있어서의 한계를 극복하고 새로운 기능을 창출할 수 있도록 노력하고자 합니다.