의약품 합성과 첨단 소재 산업의 오랜 과제였던 탄소-황(C-S) 결합 반응의 한계를 풀어낼 새로운 길이 열렸다. 

충남대학교 응용화학공학과 김성탁 교수 연구팀과 인도 IIT Kolleboyina Jayaramulu 교수 연구팀이 공동으로 진행한 연구가 세계적 학술지 'Small' 8월호에 커버 논문으로 실리며 국제적 주목을 받았다.

C-S 결합은 항암제, 항생제, 항바이러스제 등 주요 의약품부터 기능성 재료에 이르기까지 핵심적인 구조 단위다. 그러나 기존 합성법은 촉매의 안정성이 떨어지고 반응 선택성이 낮아 산업적 활용에 큰 제약이 있었다.

연구팀은 이러한 난제를 풀기 위해 금속 나노입자, 금속 산화물, 단일원자 촉매, 금속?유기 골격체(MOFs), 그래핀 등 다양한 첨단 소재 기반 촉매 시스템을 폭넓게 분석했다. 나아가 밀도범함수이론(DFT) 계산을 활용해 C-S 결합 반응 메커니즘을 원자와 분자 수준에서 정밀하게 해석하고, 선택성과 안정성을 동시에 확보할 수 있는 차세대 촉매 설계 전략을 도출했다.

이 성과는 의약품 합성의 새로운 패러다임을 열 뿐 아니라, 친환경 화학소재 제조, 고부가가치 연료·소재 전환 등 다양한 산업 분야로 응용 가능성을 넓혔다. 특히 에너지와 환경 문제 해결에도 기여할 수 있는 기반을 마련했다는 점에서 의미가 크다.

김성탁 교수는 "국제 공동연구를 통해 탄소-황 결합 반응의 난제를 해결할 수 있는 새로운 촉매 전략을 제시한 결과"라며 "글로벌 연구 네트워크를 활용해 에너지 전환, 친환경 소재, 지속 가능한 의약품 합성 분야에서 학문적·산업적 가치를 창출하겠다"고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원으로 수행됐으며, '유기성 폐자원 유래 바이오가스로부터 바이오 납사·윤활기유 생산 통합 실증기술 개발' 과제의 일환으로 진행됐다. /대전=이한영기자