탄소문화원

탄소문화상


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2012년 탄소문화상 수상자
(좌측부터 김상규 교수, 양갑승
 교수, 박이문 교수, 탄소문화원장 이덕환 교수, 김관수 교수, 이분열 교수)



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과학 기술문명이 절정에 이른 21세기를 맞아 우주 속에서 인간만이 유일하게 윤리적 관계를 맺는다는 인간 중심주의적 윤리는 다른 생명체의 도구화를 정당화 시킨다. 이 같이 인류의 번영이라는 미명 하에 형성된 오만하고도 이기적인 윤리관은 아무런 죄의식 없이 다른 생명체의 생존권을 위협했고, 결국에는 부메랑처럼 인간 자신의 설 땅마저 좁아지게 만드는 결과를 가져왔기에 이를 비판하고 생태 중심으로의 혁명적 가치의 전환을 통해 인간과 인간의 공존, 궁극적으로는 자연과 인간의 공존을 위한 삶의 새로운 이정표를 박이문 교수는 그의 저서 <더불어 사는 인간과 자연>에서 제시하였다.


인간의 생존권은 다른 어떤 것보다 우선하며, 아직도 지구 곳곳에는 굶어 죽는 사람에게는 주위의 어떤 것을 위협해서라도 자신이 살아남는 것이 윤리일 수도 있지만 인간은 만물의 영장이 아니라 자연의 일부일 뿐이라는 사실이며 스스로의 잣대로 윤리관을 만들어 놓고 공존의 대상인 자연을 파괴하는 현대의 이기적인 논리를 경계해야 하며 인간은 이제 획기적으로 사고의 전환이 필요하다. 그렇지 않으면 인류문명의 파괴는 우주적 삶과 생태계의 종말까지 올 것이라고 아울러 이 책에서 경고하고 있다.


이렇듯 생태론적 윤리는 인간 중심의 윤리관에 대한 반성에서 출발해야 한다는 것이다. 즉 인간은 자연의 일부이기에 자연에 대한 도덕적인 의무감을 가져야 하며 아울러 생태론적 윤리는 그저 철학적인 개념으로만 존재하는 것이 아니라 실제의 삶 속에서 모색되어야 한다는 점이다. 즉 인간중심적인 세계관에서 벗어나 생태중심적으로 우리의 시각에 변화해야 하며, 인간과 자연의 조화를 근본으로 하는‘생태학적 세계관’이 필요하다는 사실이다.


이 책에서는 단순히 자연으로 돌아가자는 것이 아니라 기술 개발의 목적이 무엇인지를 근원적으로 알아보아야 하며, 인간중심적으로 과학기술을 개발함으로써 멸망의 위기에 처해있는 세계를 다시 살펴보아야 함을 구체적인 사례와 인터뷰를 통한 방법론의 설명을 통해 잘 드러내고 있다. 삶에 대한 자세와 철학, 문학, 종교는 물론 다양한 사회현상을 어떻게 바라보고 이해해야 하는지 담담하면서도 단호하게 아울러 밝혔다.


자연에 대한 우리의 태도와 그에 관한 구체적 행동의 선택은 감상적 신비주의가 아니라 과학의 합리적 자연관에 근거해야 하겠지만, 그것은 근시적이 아니라 원시적인 관점에서, 파편적이 아니라 통합적인 큰 틀에서 결정되어야 함을 다시 강조한다.




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김관수 교수는 1976년 캐나다 퀸즈(Queen’s) 대학교의 Prof. J. K. Jones와 Prof. W. A. Szarek 그룹에서 탄수화물 항생제의 합성, 탄수화물의 13C NMR 및 박테리아 지질당류(lipopolysaccharides)에 관한 연구를 수행하여 박사학위를 받았으며, 그 이후 노벨화학상 수상자인 Prof. E. J. Corey 그룹(하바드 대학교)에서 박사후 연구원으로 연구를 수행하였다. 1996년에는 교환교수로 일 년간 미국 스크립스 연구소(The Scripps Research Institute)를 방문하여 효소를 이용한 탄수화물 합성에 관한 연구를 수행하였다.


김관수 교수는 1982년부터 연세대학교 재직하면서 알코올의 산화, 탄수화물과 뉴클레오사이드 항생제 및 항바이러스제의 합성, 아미노사이클리톨 당가수분해효소저해제 합성 등을 포함하여 지난 30 여 년간 탄수화물 연구를 수행하였다. 또한 삼천리제약(AIDS치료제 원료 2-deoxy-D-ribose 합성), 국제약품(2-deoxy-Lribose 합성) 및 한미약품(당뇨병치료제 원료 valeinamine의 합성) 등과 꾸준히 산학협동 연구를 수행하였다.


특히 2001년에는 올리고당 합성의 새로운 방법론(대표논문, J. Am. Chem. Soc. 2001년)을 개발하여 화학분야 최고 권위의 학술지에 발표하였다. 이 방법의 독창성과 실용성은 탄수화물 합성의 새로운 장을 제시하였으며, 현재 국제적으로 올리고당 합성에서 가장 우수한 방법의 하나로 인정받고 있다. 이 방법을 더욱 확장하여 위궤양을 일으키는 헬리코박터 파일로리균(Helicobacter pylori)의 O-항원 올리고당을 합성하였으며 이를 단백질과의 복합체로 만들어 백신 제조로 확장하였다. 이들 연구 결과를 지난 10 여 년 동안 화학 분야 최고 권위의 학술지에 다수의 학술 논문으로 발표하였으며, 유명 학술회의와 세계 유명 대학에 초청 강연을 하

였다.


김관수 교수는 이처럼 탄소를 기반으로 한 생체 주요 기반 물질인 탄수화물의 입체선택적 합성에 매우 중요한 전기를 마련하였을 뿐만 아니라, 단순한 기초연구에서 벗어나 탄수화물을 기반으로 한 AIDS 치료제 원료 및 당료병 치료제, 헬리코박터 파일로리균 백신 등의 개발에 실질적으로 기여함으로써 탄소가 인류 건강과 복지에 꼭 필요한 원소임을 누구보다도 잘 보여준 인물이라고 할 수 있다. 더구나 그 동안 김관수 교수가 길러낸 수많은 후학들은 학계, 산업계, 의약계에서 활발한 연구 활동을 통해 탄소의 긍정적인 의미를 사회 전반에 걸쳐 널리 확산시키는데 크게 기여하고 있다.




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김상규 교수는 화학반응을 분자수준에서 기술하고, 이해하며, 이를 제어하는“반응동역학”실험분야에 매진하고 있는 중견과학자이다. 복잡다양한 자연계 반응들에 대해 양자역학적 기술을 가능하게 하는 실험방법들을 고안하고, 이를 이용하여 화학반응의 주요한 주제들을 체계적으로 연구하고 있다.


특히, 김교수팀은 최근 광화학반응의 경로를 결정짓는 원뿔형교차점(concial intersection)의 존재를 발견하였다. 이는 주로 이론적으로만 예측되던 화학반응의 중요한 개념에 관한 최초의 실험적 직접적 증거로 여겨지고 있다. 원뿔형교차점의 분자구조 및 동역학적 특성을 규명함으로써, 화학반응의 수율 및 경로를 제어하는 새로운 차원의 방법론을 제시하는 큰 의미를 가진다. 이 연구는 인공광합성 시스템, 태양전지 개발 등에도 원천적 파급효과를 지니고 있다. 이러한 일련의 연구결과들은 최근 NATURE CHEMISTRY, Angewandte Chemie, J. Chem. Phys. 등의 저명 학술지에 게재되었으며, 뉴스로서도 소개되어(SCIENCE, July 2010, Editor's Choice Highlight) 세계적으로 학계의 주목을 받고 있다.




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이분열 교수는 서울대학교 화학과에서 학사, 석사, 박사를 수여 받고 LG화학에서 5년간 연구자로서 근무한 경력을 쌓은 후 2001년부터 아주대학교에서 교수로 재직하고 있다. 우리나라 석유화학업계에서 종사한 경험을 잘 활용하여 대학에서 산학협동연구의 모델로 평을 받고 있다. 이분열 교수가 연구 개발한 촉매 기술을 기반으로 현재 LG화학에서는 매년 수천 억 원의 메탈로센 폴리에틸렌 수지가 상업적으로 생산되고 있다. 아주대학교에 재직하면서 2004년부터 2005년까지 지경부 과제를 LG화학과 공동 수행하여 특허 7건을 등록하였고, 동일 내용으로 해외 저명 저널에 7건의 논문을 게재하였다. 상기 개발한 촉매 기술을 바탕으로 LG화학에서는 제품 및 공정을 개발하여 폴리에틸렌 엘라스토머 제품을 2008년부터 상업 생산(년 5만톤 이상)하고 있다. 이 후에도 메탈로센 촉매 연구를 지속적으로 수행하여 또 다른 고활성 촉매를 개발하여 논문을 게재하였고, 또한 특허 출원 등록하여 2011년 3월 호남석유화학에 기술 이전하여 현재 그러한 촉매를 이용한 상업화 공정개발을 추진하고 있다.


가장 우수한 성과는 이산화탄소/에폭사이드 공중합 촉매 기술을 개발하여 SK이노베이션에 기술 이전한 것이다. 교과부 과제를 수행하여 저명 저널에 논문을 게재하였을 뿐만 아니라, 특허 출원 등록하여 2008년 10월 SK이노베이션에 기술 이전하였으며, 이 기술을 바탕으로 약 150억원의 재원을 투자하여 파일롯 플랜트를 건설하였으며, 약 50명의 석·박사 인력을 투입하여 2014년 상업공정 건설을 목표로 상업화 연구를 활발히 진행시키고 있음을 지속적으로 홍보해 왔다. 본 기술은 이산화탄소로 고분자 소재를 제조한다는 면에서뿐만 아니라 제조된 고분자가 생분해성 있는 등 친환경성이 강하기에 석유화학 분야에서 현재 인류가 직면한 문제를 해결할 수 있는 하나의 모델이 될 수 있다.




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양갑승 교수는 산학협력을 통해서 석유화학 공정에서 최종 잔재물을 탄소섬유 전구물질로 제조하여 이를 이용해서 탄소섬유를 제조하거나 활성 탄소섬유의 원료로 사용할 수 있는 기술을 개발하였고, 이 선구물질을 복합, 전기 방사하여 복합 나노탄소섬유를 제조한 후 에너지 저장 및 전환 시스템의 전극 소재나 촉매 지지체 흡착재 등으로 응용하는 소재 개발에 기여하였다.


구체적으로 1999-2002년에 (주)한화석유화학과 산학 연구를 통하여 국내 석유화학 공정에서 4000만톤/년 발생하는 잔사유 중 PFO(pyrolyzed fuel oil)를 원료로 하여 탄소섬유 선구물질 파일럿 생산에 성공하였다. 이 선구물질은 분자량이 크고 연화점이 280-300 ℃ 로 높아서 공정 특성이 우수하여 1GPa 이상의 강도를 갖는 탄소섬유로 개발하였다. 200-2002년에는 (주)나노 테크닉스와 부품소재 개발 과제에 참여하여 용융분 사법에 의한 탄소섬유의 파일럿 생산에 성공하였다. 이어서 이 용융분사법을 응용하여 전 세계적으로 500g/d의 생산밖에 되지 않아 대량생산이 절실하게 필요한 시기에 200kg/d의 양산을 가능하게 하여 기술을 글로벌기업 듀폰에 이전하게 되는 쾌거를 이루게 되었다.


2002년 이후에 이 전기방사 양산기술을 기반으로 기 개발된 피치 선구물질을 전기 방사하여 나노탄소섬유를 제조하거나 금속산화물이나 탄화 가능한 고분자 물질과 복합하여 나노탄소섬유 복합 재료를 제조하였고 이를 전극소재로 슈퍼커패시터, 리튬2차전지 음극, 광촉매 지지체 등으로 응용하여 알려진 어떤 소재보다도 그 성능이 우수한 것 임을 보고하였다. 이러한 성능은 나노 소재의 특성인 비표면적이 크고, 전기 전도도가 크며, 깊이가 낮은 세공에 기인한 것으로 평가 되었다. 2003년에 이 기술은 (주)아모텍에 부분적으로 이전되었다.


2011년에는 나노 소재를 전극으로 사용할 때 체적당 밀도가 낮은 문제점을 전기방사 제조의 공정을 개선함으로써 0.3g/cc에서 1.3g/cc로 고 밀도화 하는데 성공하였다. 이 공정은 고강도 탄소나노섬유를 쉽게 양산하는 기술로 보합 재료나 연료 전지 촉매 지지체 혹은 가스 확산 층으로 응용할 수 있는 소재로 개발될 것으로 예상된다.