원자가 결합하는 '1000조 분의 1'초를 잡았다
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작성일20-06-25 22:30
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[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 원자가 결합해 분자가 되는 모든 과정을 실시간으로 관측하는데 성공했다. 이 기술을 발전시켜 다양한 촉매나 단백질의 반응 과정을 원자 수준으로 관찰할 수 있게 되면 효율성 높은 촉매를 개발하거나 신약을 개발하는데 기여할 수 있을 것으로 예상된다. 이효철 기초과학연구원 나노물질 및 화학반응 연구단 부연구단장의 연구팀은 이같은 내용의 연구 결과가 국제 학술지인 네이처에 25일(현지시간) 실렸다고 밝혔다.

연구팀은 수 펨토 초(1000조 분의 1초)라는 찰나의 순간에 수 옹스트롬(1억 분의 1cm) 수준으로 미세하게 움직이는 원자의 시간과 공간에 따른 변화를 실시간 관측하는데 세계 최초로 성공했다.
연구팀은 기존보다 더 빠른 움직임을 볼 수 있도록 향상시킨 실험기법과 구조 변화 모델링 분석기법으로 금 삼합체 분자의 형성과정을 관찰했다. 이를 위해 펨토 초의 순간을 관측하기 위해 특수 광원인 포항 4세대 방사광가속기의 X-선자유전자레이저(펨토 초 엑스선 펄스)를 이용했다.
이 결과, 세 개의 금 원자를 선형으로 잇는 두 개의 화학결합이 동시에 형성되는 것이 아니라, 한 결합이 35펨토 초 만에 먼저 빠르게 형성되고, 360펨토 초 뒤 나머지 결합이 순차적으로 형성된다는 것도 규명했다.
금 삼합체는 세 개의 금 원자로 이뤄진 화합물이다. 수용액 상에서 가까운 곳에 흩어져 있다가 빛(레이저)을 가하면 반응해 화학결합을 시작하는 특징이 있다.
연구팀은 이 실험을 통해 화학결합이 형성된 후 원자들이 같은 자리에 머물지 않고 원자들 간의 거리가 늘어났다가 줄어드는 진동 운동을 하고 있다는 것도 관측했다.

연구팀은 앞으로 단백질과 같은 거대분자에서 일어나는 반응뿐만 아니라 촉매분자의 반응 등 다양한 화학반응의 진행 과정을 원자 수준에서 규명해 나갈 계획이다.
제1저자인 김종구 선임연구원은 "장기적 관점에서 꾸준히 연구한 결과, 반응 중인 분자의 진동과 반응 경로를 직접 추적하는 '펨토초 엑스설 회절법'을 완성할 수 있었다"며 "앞으로 다양한 유기 촉매나 무기 촉매 반응과 체내에서 일어나는 생화학적 반응들의 메커니즘을 밝혀내게 되면, 효율이 좋은 촉매와 단백질 반응과 관련된 신약 개발 등을 위한 기초정보를 제공할 수 있을 것"이라고 밝혔다.
황준호 기자 [email protected]
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[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 원자가 결합해 분자가 되는 모든 과정을 실시간으로 관측하는데 성공했다. 이 기술을 발전시켜 다양한 촉매나 단백질의 반응 과정을 원자 수준으로 관찰할 수 있게 되면 효율성 높은 촉매를 개발하거나 신약을 개발하는데 기여할 수 있을 것으로 예상된다. 이효철 기초과학연구원 나노물질 및 화학반응 연구단 부연구단장의 연구팀은 이같은 내용의 연구 결과가 국제 학술지인 네이처에 25일(현지시간) 실렸다고 밝혔다.
원자에서 분자로 결합하는 찰나를 잡아내다

연구팀은 수 펨토 초(1000조 분의 1초)라는 찰나의 순간에 수 옹스트롬(1억 분의 1cm) 수준으로 미세하게 움직이는 원자의 시간과 공간에 따른 변화를 실시간 관측하는데 세계 최초로 성공했다.
연구팀은 기존보다 더 빠른 움직임을 볼 수 있도록 향상시킨 실험기법과 구조 변화 모델링 분석기법으로 금 삼합체 분자의 형성과정을 관찰했다. 이를 위해 펨토 초의 순간을 관측하기 위해 특수 광원인 포항 4세대 방사광가속기의 X-선자유전자레이저(펨토 초 엑스선 펄스)를 이용했다.
이 결과, 세 개의 금 원자를 선형으로 잇는 두 개의 화학결합이 동시에 형성되는 것이 아니라, 한 결합이 35펨토 초 만에 먼저 빠르게 형성되고, 360펨토 초 뒤 나머지 결합이 순차적으로 형성된다는 것도 규명했다.
금 삼합체는 세 개의 금 원자로 이뤄진 화합물이다. 수용액 상에서 가까운 곳에 흩어져 있다가 빛(레이저)을 가하면 반응해 화학결합을 시작하는 특징이 있다.
연구팀은 이 실험을 통해 화학결합이 형성된 후 원자들이 같은 자리에 머물지 않고 원자들 간의 거리가 늘어났다가 줄어드는 진동 운동을 하고 있다는 것도 관측했다.
효율성 높은 촉매나 신약 개발에 활용 가능

연구팀은 앞으로 단백질과 같은 거대분자에서 일어나는 반응뿐만 아니라 촉매분자의 반응 등 다양한 화학반응의 진행 과정을 원자 수준에서 규명해 나갈 계획이다.
제1저자인 김종구 선임연구원은 "장기적 관점에서 꾸준히 연구한 결과, 반응 중인 분자의 진동과 반응 경로를 직접 추적하는 '펨토초 엑스설 회절법'을 완성할 수 있었다"며 "앞으로 다양한 유기 촉매나 무기 촉매 반응과 체내에서 일어나는 생화학적 반응들의 메커니즘을 밝혀내게 되면, 효율이 좋은 촉매와 단백질 반응과 관련된 신약 개발 등을 위한 기초정보를 제공할 수 있을 것"이라고 밝혔다.
황준호 기자 [email protected]
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화학 무문, PVC와 ABS 중심 개선 추세 이이절 전망
독일, 프랑스 등 유럽 전기차 보조금 확대에 수혜 예상
"테슬라 자체 배터리 경쟁 되는 데 시간 오래 걸릴 것"[이데일리 고준혁 기자] 현대차증권은 LG화학(051910)의 하반기 실적 개선세가 뚜렷해질 것으로 전망했다. 화학 부문에선 저유가로 원재료값 인하가 기대되고 2차 전지 사업에선 유럽의 전기차 보조금 상향에 따른 판매 호조로 수혜를 볼 것이 예상되기 때문이다. 자체 배터리를 만들겠다고 선언한 테슬라의 계획에 대해선 지나치게 우려할 필요는 없다고 보았다. 이에 투자의견 ‘매수(Buy)’와 목표가격 61만원을 각각 유지했다.
강동진 현대차증권 연구원은 “화학부문에서 저가 원재료 투입 효과가 나타나고 제품가격 상승이 예상된다”며 “수요 불확실성은 어느 정도 있을 수 있지만 하반기에도 폴리염화비닐(PVC)아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS) 중심의 개선 추세는 이어질 전망”이라고 내다봤다.
2차 전자 사업 부문은 독일과 프랑스 등에서 전기차 보조금을 늘리는 등으로 매출이 애초 예상보다 증가한 수준을 보일 것으로 전망했다.
강 연구원은 “6월부터 프랑스와 독일은 전기차에 대한 보조금을 대당 최소 1000유로 이상 확대해 판매량 성장세는 더욱 확대될 것”이라며 “동사의 하반기 주력 모델인 폴크스바겐(VW) ID.3는 독일에서 보조금 9000유로를 적용받게 되는데, 출고가가 최소 3만유로부터 시작해 확대보조금 적용 시 약 2만1000유로란 매력적인 가격이 되기 때문에 수요는 상당히 긍정적일 것으로 판단된다”고 평가했다.
테슬라가 진행하고 있는 자체 배터리 개발 계획인 ‘로드러너(Roadrunner)’ 프로젝트에 대한 우려는 크지 않을 걸로 보았다. 현재 테슬라가 배터리를 100% 외부 업체에 의존하고 있는 상황에다, 전체 내재화는 힘들 것이란 판단 때문이다.
강 연구원은 “최근 연구개발(R&D) 트랜드가 오픈이노베이션으로 가고 있다는 점을 생각해 볼 때 비용, 기술 측면에서 로드러너 프로젝트가 긍정적인 면만 있는 것은 아니다”라며 “동사의 NCMA 배터리는 기존 대비 에너지 밀도가 20% 이상 개선된 것인데 추가적인 밀도를 개선할 여지도 충분한 등 의미 있는 경쟁이 되기에 시간이 오래 걸릴 것이란 의미”라고 분석했다.
고준혁 ([email protected])
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"테슬라 자체 배터리 경쟁 되는 데 시간 오래 걸릴 것"[이데일리 고준혁 기자] 현대차증권은 LG화학(051910)의 하반기 실적 개선세가 뚜렷해질 것으로 전망했다. 화학 부문에선 저유가로 원재료값 인하가 기대되고 2차 전지 사업에선 유럽의 전기차 보조금 상향에 따른 판매 호조로 수혜를 볼 것이 예상되기 때문이다. 자체 배터리를 만들겠다고 선언한 테슬라의 계획에 대해선 지나치게 우려할 필요는 없다고 보았다. 이에 투자의견 ‘매수(Buy)’와 목표가격 61만원을 각각 유지했다.
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강 연구원은 “6월부터 프랑스와 독일은 전기차에 대한 보조금을 대당 최소 1000유로 이상 확대해 판매량 성장세는 더욱 확대될 것”이라며 “동사의 하반기 주력 모델인 폴크스바겐(VW) ID.3는 독일에서 보조금 9000유로를 적용받게 되는데, 출고가가 최소 3만유로부터 시작해 확대보조금 적용 시 약 2만1000유로란 매력적인 가격이 되기 때문에 수요는 상당히 긍정적일 것으로 판단된다”고 평가했다.
테슬라가 진행하고 있는 자체 배터리 개발 계획인 ‘로드러너(Roadrunner)’ 프로젝트에 대한 우려는 크지 않을 걸로 보았다. 현재 테슬라가 배터리를 100% 외부 업체에 의존하고 있는 상황에다, 전체 내재화는 힘들 것이란 판단 때문이다.
강 연구원은 “최근 연구개발(R&D) 트랜드가 오픈이노베이션으로 가고 있다는 점을 생각해 볼 때 비용, 기술 측면에서 로드러너 프로젝트가 긍정적인 면만 있는 것은 아니다”라며 “동사의 NCMA 배터리는 기존 대비 에너지 밀도가 20% 이상 개선된 것인데 추가적인 밀도를 개선할 여지도 충분한 등 의미 있는 경쟁이 되기에 시간이 오래 걸릴 것이란 의미”라고 분석했다.
고준혁 ([email protected])
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