KAIST, 제약 분자 ‘초박막 분리기술’ 세계 최초 개발

활성 제약 분자를 선택적으로 분리할 수 있는 초박막 분리 기술이 개발됐다.

분리막은 물질의 크기와 흡수력에 따라 특정 물질을 선택적으로 통과 또는 배제하는 역할(선택적 장애물)을 한다.

이를 매개로 이뤄지는 분리 공정은 기존 열 분리 공정보다 훨씬 적은 에너지를 소비해 화학 산업의 탄소 배출량을 줄이는 데도 효과적으로 쓰일 수 있다는 점에서 의미를 갖는다.

고동연 교수(왼쪽), 임성갑 교수(오른쪽). KAIST 제공

KAIST는 고동연·임성갑 생명화학공학과 교수 공동연구팀이 활성 제약 분자를 매우 높은 선택도로 분리할 수 있는 초박막 분리 기술을 세계 최초로 개발했다고 29일 밝혔다.

분리막은 산업계 전반에서 사용하는 유기용매를 분리해 저에너지, 저탄소 해결법을 제공할 수 있는 특성으로 석유화학, 반도체, 재생 합성연료(E-Fuel), 바이오 제약 분야 등 분야에서 폭넓게 응용되고 있다.

다만 해수 담수화 등 전통적 응용 분야를 뛰어넘어 분리막이 고부가가치의 화합물을 선택적으로 분리하기 위해서는 기존 소재의 한계를 뛰어넘을 수 있는 혁신적 고분자 소재의 개발이 필요했다.

같은 인식으로 공동연구팀은 새로운 접근 방식을 이용해 극도로 얇으면서도 다중으로 연결돼있는 고분자 분리막을 만드는 데 성공했다.

개시제를 이용한 화학 기상 증착법(initiated Chemical Vapor Deposition·이하 iCVD) 기술로 기존에 박막으로 만들기 어렵다고 알려졌던 유기 실록산 고분자를 초박막으로 합성하고, 이를 이용해 활성 제약 분자를 선택적으로 정제할 수 있는 분리막 공정을 개발한 것이다.

이 공정은 반도체 제조 공정에 쓰이는 고분자 박막 증착 기술로 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 성능의 분리막을 제조하고, 이를 토대로 고부가가치 제약 혼합물을 선택적으로 정제할 수 있다는 점에서 의미를 갖는다.

iCVD 기법의 기상 화학 증착 방식으로 만들어지는 고분자 박막 과정. KAIST 제공

공동연구팀이 개발한 기술은 29㎚ 두께의 분리막으로 활성 제약 성분과 석유 화합물, 연료 분자 등이 속하는 크기인 분자량 150~350g/mol 범위의 분자를 정제할 수 있다. 또 다양한 유기 물질이 섞인 복잡한 용매 환경에서도 작동할 수 있게 고안돼 기존 분리막의 수명과 분자 선택도를 뛰어넘는다.

특히 공동연구팀은 헤르페스 바이러스 치료에 사용되는 주요 활성 제약 성분인 아시클로버(Acyclovir)와 발라시클로버(Valacyclovir) 등 비슷한 모양에 비슷한 크기(분자량)를 가진 분자가 섞였을 때 높은 순도로 아시클로버만 따로 분리해낼 수 있음을 시연했다.

이는 새롭게 개발한 분리막 기술이 기존 제약 제조 공정보다 적은 비용으로도 제약 물질을 정제할 수 있음을 의미하는 것이라고 공동연구팀은 강조했다.

고동연 교수는 "iCVD 방식을 사용한 초박막은 결함 없이 고품질의 밀도 높은 고분자 분리막을 합성할 수 있는 강력한 방법?이라며 "이전에 접근할 수 없었던 고분자 소재를 제공해 고성능 분리막의 정교한 설계를 촉진할 수 있다는 것이 가장 큰 장점이 될 것?이라고 말했다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr