화학과

유기광화학 연구실

다양한 카보닐 화합물을 모델로 선정하여 이들의 광화학 반응성을 조사한 뒤, 화합물의 구조와 반응성과의 상관관계에 대하여 연구한다. 이러한 연구는 기초학문으로서 화학 반응의 경로에 대한 정보를 얻는데 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 물질의 효율적 에너지 활용과 환경 친화적인 대체 에너지 개발이라는 산업적인 응용의 기본적인 토대가 되기도 한다.지난 10여 년간 본 연구실에서 진행되어 논문으로 발표된 내용에는 크게 두 종류의 광화학 반응이 주 골격으로 포함되어 있는데, 카보닐 화합물의 광유도 수소탈취 반응(photoinduced hydrogen abstraction reactions)과 옥사졸론 유도체의 광유도 탈일산화탄소 반응(photoinduced decarbonylation reactions)이 이에 속한다. 전자의 경우에는 물리유기화학적인 측면에서 흥미로운 결과가 이어져 유기화합물의 구조의 민감한 변화가 얼마나 다양한 반응성을 야기할 수 있는 지에 대해 알 수 있는 계기가 되었고, 후자의 경우에는 우연히 발견하게 된 새로운 반응으로서 광반응이 유기 합성의 고전적인 방법을 보완할 수 있다는 가능성을 다시 한번 확인시켜 주는 결과였다.제 2의 도약기로 접어든 현재, 본 연구실에서는 기존의 알려진 모든 유기 광화학 반응을 정리 분석하여, 화합물의 위치 에너지를 광화학적인 방법으로 가장 효율적으로 다른 에너지로 변환시키는 방법에 대한 여구를 모색 중에 있다.

물리화학 연구실

본 연구실의 관심사는 기체 상태 유기 분자 계의 단분자 및 이분자 반응의 경로를 알아내고 실제로 그 반응이 어떠한 조건 하에서 일어날 수 있는가를 알아내는 데 있다.화학 반응을 이론적으로 예측하려는 시도가 수 십 년 전부터 화학자들에 의해 활발히 시도되어 왔다. 최근 컴퓨터의 눈부신 발전에 힘입어 간단한 반응에 대해서는 상당한 정확도로 반응 메커니즘을 예측할 수 있게 되었다. 실험적으로는 질량분석법(mass spectrometry)을 사용하면 쉽게 분자 이온계의 반응 경로를 알아낼 수 있으므로, 이론적 계산의 타당성을 입증하기가 중성 분자의 경우보다 훨씬 수월하다.

혁신신약라이브러리 연구센터

21세기 신약개발을 위한 초기 핵심기반기술의 하나인 조합화학(Combinatorial Chemistry) 및 고효율 유기합성 (High Throughput Organic Synthesis) 기술은 효율적인 유기 저분자의 다양성 구축 및 독창적인 유효(Hit) 화합물을 확보하는 전략적 기반기술로서 선진국에서는 신약개발 기반기술로써 활용되고 있습니다. 특히, 독창적인 약물성(drug-like) 유기 저분자 화합물의 효율적인 합성과 초고속 검색을 할 수 있는 핵심 기반 기술의 구축은 창의적 신약개발의 필수조건입니다.
본 연구센터는 2010년부터 산업통산자원부 산학연 공동연구기반 구축사업의 일환으로 “혁신 신약 라이브러리 생산/지원 연구기반구축사업” (50억원/10년간) 및 “초광역연계협력사업” (총 70억원/3년간)의 총괄 책임자 및 동국대학교의 중점연구센터로 선정되어 “혁신신약 라이브러리 연구센터”를 설립하여 운영하고 있습니다. 즉 첨단 기반 기술인 조합화학 및 고효율 합성 기술 지원 체계를 구축하여 국내 제약사와 공동으로 독창적인 약물성 라이브러리의 활용을 통한 신약개발을 활발하게 추진하고 있습니다. 그 결과 2015년부터 미래과학기술부의 선도물질 최적화 사업(18.5억원/3년간)을 수행하여 2019년도에는 (주)LSK사에 선급기술료 1.1억원 및 상당한 러닝 로열티를 받고 기술 라이센싱 체결에도 성공하였습니다.
특히, 본 연구센터에서는 조합화학의 기반기술인 고체상 유기저분자 반응 기술을 다양하게 개발하여 미국화학회에서 발행하는 ACS Combinatorial Science 저널 및 세계적인 유기합성 저널에 120편 이상 게제하였습니다. 현재 미국화학회의 조합화학 편집자문위원(Editorial Advisory Board)으로 활동 할 정도의 연구결과는 글로벌 경쟁력을 갖추고 있습니다. 그 결과 본 연구실의 대학원 졸업생은 지난 10년간 32명을 배출하여 현재 국내 top 그룹의 대형 제약사 및 국가 공공기관에서 전문직 연구원으로 근무하고 있습니다.

재료화학 연구실

책임교수	연구중점분야	홈페이지
정현	나노물질의 표면 개질을 통한 나노하이브리드 구조체 합성 및 분석

• 무기-유기-생체 복합 구조 설계 (Bio/inorganic heterostructure technology)
• 다공성나노 촉매 및 담체 설계 및 합성 (Porous nanopaticle catalysts)
• 무기물질을 이용한 약물전달체 합성 (Inorganic drug delivery system)
• 하이브리드 반도체 나노 입자 합성 (Semiconducting nanoparticles)
• 가시광응답성 태양전지 및 광촉매 설계 (Visible light harvesting solar cell & photocatalysts)

생화학 연구실

책임교수	연구중점분야	홈페이지
김종필	생화학, 세포 리프로그래밍, Gene editing 기술, 및 퇴행성 뇌질환 치료기술 개발

본 연구실에서는 21세기 첨단산업을 주도적으로 이끌어나갈 유망기술 중 하나로 손꼽히는 나노 바이오 기술을 기반한 줄기세포 기반 치료기술을 개발하는데 있다. 세부적으로 본 연구실의 주요한 연구목적은 줄기세포 기술에서 최신기술이라고 할수 있는 세포 리프로그래밍(Cell reprogramming) 기술과 유전자 적중 (Gene editing) 기술을 활용하여 혁신적 뇌질환 치료기술을 개발하는데 있다. 특히, 특정한 세포의 운명이 결정되는 과정 및 다른 계통의 세포로 리프로그래밍 되는 경로를 생화학및 나노바이오기술과 함께 접목하여 다양한 융합 연구를 수행함으로써 세포운명 전환 기전의 근본 메커니즘을 이해하고, 위의 기술들을 활용하여 다양한 질환 모델의 제작 및 혁신적 세포치료기술을 확립하고자 한다.
본 연구실의 지도교수님이신 김종필 교수님은 동국대학교에서 학부를 마친후, 미국 컬럼비아 대학에서 박사 학위를 받으셨으며, MIT 대학(Whitehead)에서 연구원 과정을 거쳐 2012년 이후 동국대학교에서 부임하셨으며, 그동안 우수한 연구성과를 바탕으로 세계적 최상위 수준의 학술지로 알려진 Science 지, Cell Stem cell 지등에 주저자로서 연구논문을 발표해 왔고, 최근 Nature Nanotechnology 지를 포함하는 다앙향 high impact 논문들을 발표하면서, 국내를 포함하여 전세계 줄기세포, 재생의학 및 나노생명과학 분야에서 독보적인 위치를 차지하며 연구를 수행하고 있다.
또한 현재 한국연구재단지원 줄기세포선도팀사업, 세포재생 원천기술 개발사업, 중견연구자사업, 재생의공학 BK21사업등 다양한 대형과제를 수행하고 있으며, 보건산업진흥원 줄기세포 재생의료사업, 식약처 줄기세포 평가기준사업, 농진청 차세대 바이오그린21, 및 삼성전자 삼성미래기술 육성사업등 다양한 국가 및 기업체 연구과제를 수행하고 있으며, 또한 본 연구실에 박사과정 대학원 학생으로 재학중인 박한슬, 장유정 학생은 한국연구재단지원의 글로벌 박사 펠로로 2016년에 선정되었으며, 2017년에는 최환 박사과정 학생이 글로벌 박사 펠로로 선정되어 국가로 부터 전폭적인 지원을 받으며 박사학위 연구과정을 수행하는등 수준높은 연구팀을 유지하고 있다.

친환경 나노화학 연구실

책임교수	연구중점분야	홈페이지
김영관	생체분자와 환경오염물질의 질량 및 분광분석, 나노복합재료 기반의 친환경기술, 고성능 생분해성/바이오 플라스틱 복합재료

본 연구실은 고성능 생분해성/바이오 플라스틱 복합재료 연구와 나노복합재료를 이용하여 다양한 질량/분광분석 플랫폼을 개발해 생체분자와 환경오염물질의 검출에 응용하는 연구를 진행하고 있습니다. 전체적인 연구의 흐름은 다양한 고분자, 금속, 탄소 재료를 이용해 나노신소재를 설계하고 합성하여, 그 구조와 물성의 명확한 상관관계를 밝히는 것으로 진행됩니다. 이러한 연구의 궁극적인 목표는 나노복합재료들의 계면에서의 일어나는 상호작용과 그에 따른 여러 현상들을 깊이 이해하여 지속가능한 환경을 위한 새로운 나노기술을 개발하는 것입니다. 세부 중점 연구 분야는 아래와 같습니다.

• 1

  바이오/환경 분석을 위한 레이저 기반의 질량/분광분석법 연구

• 2

  지속가능한 기능성 나노신소재의 설계, 합성 및 표면 기능화 연구

• 3

  나노신소재를 이용한 환경정화 연구 (광촉매, 전기화학촉매, 나노필터 및 해수담수화)

• 4

  생체모방 고성능 고분자 복합재료 연구

• 5

  생분해성/바이오 플라스틱 연구

분석화학 및 질량분석 연구실

책임교수	연구중점분야	홈페이지
차상원	크로마토그래피-질량분석법을 이용한 환경, 재료, 생물분자 분석법 개발, 질량분석 이온화법 개발을 통한 환경, 식품, 법과학 분석법 개발

본 연구실은 분리분석법과 질량분석법을 중심으로 분석법 개발 및 응용연구를 수행하고 있습니다. 중점 연구 분야는 크게 두 분야입니다.

• 1

  크로마토그래피-질량분석법 기반 환경, 재료, 생물분자 분석법 개발: 본 연구실은 산업현장 및 연구소에서 가장 많이 사용되고 있는 분석 플랫폼인 크로마토그래피-질량분석법을 기반으로 한 다양한 분석법을 개발하고 있습니다. 분석대상은 유기합성화합물, 항생제, 생활화학제품 내 성분, 환경노출 화합물, 생체물질, 약품에 이르기까지 다양하게 다루고 있습니다.

• 2

  질량분석법을 위한 다양한 이온화법 연구 및 응용분석법 개발: 화합물의 질량-대-전하비를 측정하는 질량분석법에서는, 분자를 전하를 띤 이온상태로 만드는 이온화 과정이 필수적입니다. 본 연구실은 분자의이온화 과정에서 일어나는 다양한 화학적 현상을 탐구하고 새로운 이온화법을 개발하는 연구를 수행합니다. 주요 연구대상 이온화법은 대기압상 이온화법과 레이저 탈착/이온화법입니다. 그리고 개발된 방법을 환경, 식품, 법과학분석법 등에 응용하는 연구를 수행하고 있습니다.