김정민 | 부산대학교 화학교육과 조교수, jeongmin@pusan.ac.kr 서 론 전해질은 일반화학 교과서에도 등장하는 익숙한 화학 시스템이다. 하지만 전해질은 이온 이동의 매질일 뿐 아니라, 전극 계면의 안정성, 부반응 억제, 장기 구동 안정성까지 좌우하는, 차세대 에너지 저장·변환 기술의 핵심 소재로 최근 폭넓은 주목을 받고 있다.[참고문헌 1-8] 많은 리튬이온전지용 비수계 전해질에서는 용매의 유전율, 점도, 염의 용해도, 이온 해리도 등을 주요 변수로 보았고, 많은 경우 염 농도는 약 1 몰농도 부근에서 최적화되었 .[참고문헌 5] 그러나 물-속-염 전해질(water-in-salt electrolyte, WISE)을 비롯한 최근의 고농도 전해질 연구[참고문헌 1-7]는 농도 자체가 전해질의 구조와 기능을 바꾸는 설계 변수임을 보여준다[그림 1]. 높은 염 농도는 점도 증가와 확산 저하를 일으킬 수 있지만, 동시에 용매화 껍

조현우 | 서울과학기술대학교 정밀화학과, 부교수 chohw2000@seoultech.ac.kr 화학은 물질을 다루는 학문으로, 물질이 갖는 화학적·물리적 특성과 그것이 일으키는 변화, 그리고 그 변화에 수반되는 에너지의 출입을 이해하는 것을 목표로 한다. 이러한 물질의 특성을 이해하기 위해 우리는 종종 하나의 분자가 가지는 미시적인 구조와 성질에 주목한다. 그러나 실제로 실험에서 다루는 대부분의 시스템은 단일 분자가 아닌, 다수의 분자들이 모여 이루는 열역학적 계에 해당한다. 특히 용액, 나노입자의 집합, 고분자 및 생체 분자와 같은 시스템은 잘 정렬된 결정 구조보다는 비결정적이고 유연한 특성을 가지는 연성 물질(soft matter)에 속하는 경우가 많다. 따라서 분자적 수준에서의 상호작용이 만들어내는 구조적 및 동역학적 특성이 거시적 연성 시스템의 물성으로 어떻게 발현되는지를 이해하는 것은 물리화학에서 매우 중요한 문제이다. 연성 물질에서 나타

허진서, 이영주* | 부산대학교 화학과 조교수, lyj0308@pusan.ac.kr 서 론 단백질인가 RNA인가 전통적인 신약 개발은 주로 단백질을 표적으로 하는 저분자 화합물을 중심으로 발전해 왔다. 이러한 약물은 일반적으로 표적 단백질의 활성 부위(active site)나 알로스테릭 포켓(allosteric pocket)에 결합하여 그 기능을 저해하거나 조절하는, 이른바 점유 기반(occupancy-driven) 기전을 통해 작용한다. 이러한 접근법은 오랜 기간 다양한 치료제를 탄생시키며 신약 개발의 중심 전략으로 자리 잡아왔다. 그러나 현재까지 알려진 질병 관련 표적단백질 가운데 85%는 뚜렷한 결합 포켓이 부족하거나 구조적으로 유연하여, 기존 저분자 화합물만으로는 효과적으로 제어하기 어려운 약물 화가 불가능한(undruggable) 표적으로 분류된다.[참고문헌 1] 대표적으로 전사인자, 내재적 무질서 단백질(intrinsically d

이강주 | 한국화학연구원 의약바이오연구본부 선임연구원, kjlee@krict.re.kr 서 론 전통적인 저분자 약물은 일반적으로 특정 표적 단백질에 결합하여, 그 기능을 활성화하거나 저해하는, 이른바 점유기반(occupancy-driven) 기전을 바탕으로 작동한다. 이러한 접근법은 오랜 기간 신약 개발을 주도해 왔으나, 여러 가지 한계점도 드러나고 있다. 낮은 표적 특이성으로 인한 부작용, 장기간 투여 시 발생하는 약물 내성 등이 대표적인 문제로 지적된다. 더욱이 현재까지 알려진 약 3,000여 개의 질병 관련 단백질 가운데 85% 이상은 뚜렷한 약물 결합 포켓을 가지지 않는 비약물성(undruggable) 표적으로, 전통적인 저분자 화합물 모달리티만으로는 신약 개발에 근본적인 제약이 있는 실정이다. 이러한 근본적인 한계를 극복하기 위한 혁신 전략으로, 표적 단백질 분해(targeted protein degradation, TPD)

이재석, 임준형, 박종민* | 강원대학교 화학과 부교수, jpark@kangwon.ac.kr 서 론 “단백질을 막을 것인가, 없앨 것인가” 지난 100여 년간 대부분의 신약은 단백질의 활성 부위 (active site)나 알로스테릭 포켓(allosteric pocket)에 결합 하는 점유 기반(occupancy-driven)의 저분자 화합물을 설계함으로써 개발되어 왔다. 이른바 ‘열쇠와 자물쇠(Lock and Key)’ 모델은 수많은 성공 사례를 만들어냈지만, 동시에 분명한 한계도 드러냈다. 우리 몸의 단백질 대부분은 약물이 결합할 만한 깊은 주머니 구조를 갖고 있지 않기 때문이다. 실제로 암을 유발하는 전사 인자(transcription fac-tors)나 골격 단백질(Scaffold Protein)과 같이 세포 신호 전달을 정밀하게 조절하는 핵심 단백질들 가운데 상당수는 구조적으로 평평하거나 유연한 표면을 가지고 있다. 이러한..

최준원 | 아주대학교 첨단바이오융합대학 부교수 junwchoi@ajou.ac.kr 지난 수십 년간 신약 개발은 질병의 원인이 되는 단백질의 활성 부위에 결합하여 해당 단백질의 기능을 조절함으로써 질병을 치료하는 ‘점유 기반(occupancy-driven)’ 방식의 약물 발굴이 주를 이루어 왔습니다. 그러나 이러한 전통적인 접근법은 활성 부위가 명확하지 않거나, 결합 부위가 얕은 단백질, 이른바 ‘약물화 불가능(undruggable)’ 표적을 공략하는 데에 근본적인 한계가 있어, 질병 관련 단백질의 약 15%만이 신약 개발의 표적으로 활용되고 있는 실정입니다. 이러한 한계를 극복하고자, 최근 체내의 단백질 분해 시스템(Ubiquitin–Proteasome System, UPS)이나 RNA 분해 기전을 활용하여 질병 원인 단백질을 원천적으로 제거하는 ‘사건 기반(event-driven)’ 방식의 표적 분해 기술(targeted degradation

채문석 | 국립부경대학교 나노융합공학전공 조교수, mschae@pknu.ac.kr 서 론 인류가 직면한 가장 시급한 과제 중 하나는 화석연료 중심의 에너지 시스템으로부터 벗어나 지속 가능한 재생에너지 사회로의 전환을 실현하는 것이다. 그러나 태양광과 풍력은 본질적으로 간헐적이기 때문에, 이들의 불안정한 에너지 출력을 보완해 줄 고안정성 고효율인 대용량 에너지 저 장 시스템(ESS)의 개발이 필수적이다.[참고문헌 1] 현재까지 상용화된 대표적인 전지 기술은 리튬 이온 전지 (LIB)이다. LIB는 높은 에너지 밀도와 신뢰성으로 스마트폰, 노트북, 전기차 등 다양한 기기에서 널리 사용되고 있다. 하지만, 전 세계 리튬 자원의 매장량 한계, 고비용의 생산 공정, 가연성 유기 전해질로 인한 화재 위험 등은 대규모 전력 망용 에너지 저장 분야로의 확장을 어렵게 한다.[참고문헌 2] 이러한 한계를 극복하기 위한 새로운 접근이 바로 수계 전지(Aque-ou

윤석민 | 경상국립대학교 화학과 부교수, smyoon@gnu.ac.kr 서 론 레늄(Rhenium, Re)은 1925년 독일에서 Walter Nod-dack, Ida Tacke, Otto Berg에 의해 columbite와 tungstate 과 같은 백금광에서 발견되었다. 이는 멘델레예프의 주기 율표가 제안된 이후 약 50년이 지난 시점으로, Re은 자연 계에 존재하는 원소들 가운데 비교적 늦게 정체가 확립된 ‘젊은 원소’로 알려져 있다. Re이 상업적으로 처음 추출된 레늄 함유 광석은 라인강(Rhine river) 인근에서 산출되었으며, 원소명 rhenium 역시 라인강의 라틴어 이름인 Rhenus에서 유래했다. 주기율표 75번 원소인 Re은 전이 금속에 속하는 은백색의 희소 금속으로, 다양한 산화수를 취할 수 있는 화학적 유연성을 지닌다. 또한 매우 높은 녹는점(3,180 °C)을 갖는 금속 중 하나로, 녹는점이 더 높은...

변세진, 남지형, 박상현, 정 인* | 서울대학교 화학생물공학부 교수, inchung@snu.ac.kr 서 론 전세계적으로 에너지 수요가 급격히 증가함에 따라, 인류는 심각한 환경 위기와 에너지 고갈 문제에 직면해 있다. 현재 생산, 소비되는 에너지의 약 70%가 폐열 형태로 방출 되며 이는 에너지 효율 저하와 온실가스 배출 문제를 동시에 일으키는 주요 원인이다.[참고문헌 1] 이러한 상황에서 효율적인 청정 에너지 변환 기술의 확보는 인류가 직면한 에너지, 환경 문제를 해결하기 위한 핵심 과제로 주목받고 있다. 열전(thermoelectric, TE) 기술은 고체 물질이 열과 전기 에너지를 직접 상호 변환하는 독특한 물리적 원리를 바탕으로, 친환경 에너지 기술 중에서도 경제적, 사회적 파 급효과가 커서 최근 크게 각광 받고 있다. 열전 현상은 온도차에 의해 전위차가 유도되는 제벡(Seebeck) 효과와, 외부 전류 인가 시 접합부에서