변세진, 남지형, 박상현, 정 인* | 서울대학교 화학생물공학부 교수, inchung@snu.ac.kr 서 론 전세계적으로 에너지 수요가 급격히 증가함에 따라, 인 류는 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 동시 에 일으키는 주요 원인이다. 1  이러한 상황에서 효율적인 청 정 에너지 변환 기술의 확보는 인류가 직면한 에너지, 환경 문제를 해결하기 위한 핵심 과제로 주목받고 있다. 열전(thermoelectric, TE) 기술은 고체 물질이 열과 전 기 에너지를 직접 상호 변환하는 독특한 물리적 원리를 바 탕으로, 친환경 에너지 기술 중에서도 경제적, 사회적 파 급효과가 커서 최근 크게 각광 받고 있다. 열전 현상은 온 도차에 의해 전위차가 유도되는 제벡(Seebeck) 효과와, 외부 전류 인가 시 접합부에서 열이 흡수되

인류 역사 속에서 시대의 전환을 정의하는 주요한 기준 중 하나는 인류가 사용하는 에너지원 및 이의 전환 방법의 변화라 할 수 있습니다. 예컨대, 산업혁명 시기에는 사람이나 가축에 의존했던 에너지원이 석탄의 사용과 증기기관의 도입으로 대체되었습니다. 이후 석유 및 내연기관, 원자력, 전기의 폭넓은 사용이 현대 문명을 발달시켰습니다. 그러나 최근 인공지능 및 이동 수단 등의 혁신으로 인해 급격히 증가한 에너지 사용량은 기후 위기와 함께 근본적인 에너지원 자체의 확보에 있어 현대 문명의 지속가능성에 대한 관심을 불러일으켰습니다. 따라서 효율적이고 지속 가능한 에너지원의 확보, 저장, 전환 등에 대해 다양한 분야에서의 기술 혁신이 필요합니다. 특히 화학은 가장 근본적인 물질 및 에너지의 분자 수준의 이해를 바탕으로 미래 지속 가능한 에너지 기술에 폭넓은 기여를 할 것이라 기대됩니다.  이러한 배경 아래, 대규모 에너지의 전환 및 저장에 관한 활발한

문준수, 함민경, 권용석  |  성균관대학교 약학과 부교수,  y.kwon@skku.edu 서 론   비카이랄성 출발 물질에서 거울상 이성질체 선택적으로 카이랄성 화합물을 얻기 위해서 가장 효율적이며 고도화되어 있는 기술은 비대칭 촉매를 이용한 합성 기술이다.[참고문헌 1] 비대칭 촉매는 기질과 1차 상호작용을 통해 화학반응의 전 이상태 에너지를 낮추고 반응 속도를 빠르게 하는데, 이때 (R )-생성물의 합성을 위한 전이상태와 (S )-생성물의 합성 을 위한 전이상태의 에너지를 ‘비대칭’적으로 낮추어, 한 가지 거울상 이성질체를 선택적으로 얻을 수 있게 된다. 전 이상태의 에너지를 ‘비대칭’적으로 낮추기 위해 촉매의 비대칭성이 전이상태에 잘 반영되어야 하며, 이를 위해서 많은 경우에 촉매-기질의 2차 상호작용이 중요한 역할을 하게 된다. 구체적으로 수소 결합, 파이-파이 상호작용, 반데 르발스 상호작용, 입체 장애 등이 복합적으로 작용하여 

이정효  |  한양대학교 화학과 조교수,  jeonghyolee@hanyang.ac.kr 서 론   보이지 않지만 결코 사소하지 않은 힘들이 있다. 유기반응의 전이상태 속에서, 입체장애도, 전자효과도 아닌 또 하나의 미세한 손길이 반응의 향방을 결정짓는다. 바로 파이-파이(π–π) 상호작용이다.[참고문헌 1] 평면 구조를 가진 분자들 사이 에서 형성되는 이 약한 인력은 단순히 분자들이 겹쳐진 구조처럼 보이지만, 그 미세한 배열이야말로 반응의 선택성과 반응성을 좌우하는 핵심 열쇠임이 점차 드러나고 있다. 기존의 유기화학에서는 분자의 물리적 크기를 조절하여 반응 경로를 차단하거나 유도하는 입체장애 전략이 주로 활용되어 왔다.[참고문헌 2] 그러나 자연은 다른 방식으로 문제를 해결해왔다. 효소는 수소 결합, 이온쌍, 그리고 오늘 이야기 할 π–π 상호작용과 같은 다양한 비공유성 상호작용을 정교하게 조합하여, 원하는 반응 경로의 전이상태를 안정화시키고

서 론  반응이 일어나는 순간, 분자 내부에서는 눈에 보이지 않는 ‘힘겨루기’가 벌어집니다. 두 개 이상의 가능한 경로가 존재할 때, 어떤 전이상태가 가장 안정적인가에 따라 반응의 방향이 결정됩니다. 유기화학자들이 오랫동안 고민해 온 이 ‘선택성’의 문제는 단지 효율적인 합성의 과제를 넘어, 분자 수준에서 정밀하게 세계를 설계할 수 있는가에 대한 질문이기도 합니다.  전통적으로 선택성은 입체장애나 전하 분포 같은 물리적 억제를 통해 조절되었습니다. 그러나 최근에는 반응 경로를 차단하기보다는, 전이상태 자체를 선택적으로 안정화하는 전략, 즉 비공유 상호작용을 활용한 정밀한 제어 방식이 주목받고 있습니다. 생체촉매인 효소가 이러한 전략의 정점을 보여주는 대표적인 존재로, 약한 상호작용들이 유기적으로 작용하여 놀라운 반응 특이성과 반응속도를 구현합니다. 이러한 생물학적 원리를 모방하여, 비공유 상호작용을 촉매 설계에 적용하려는 움직임은 현재 유기합성 분

김준오 | 인하대학교 화학과 조교수, junokim@inha.ac.kr 서 론   단일항 분열(singlet fission)은 빛에 의하여 들뜬 하나의 단일항 상태가 두 분자에 걸친 삼중항 쌍(triplet par) 상태로 전환되는 것을...

김우재  |  연세대학교 화학과 조교수,  woojae@yonsei.ac.kr 서 론   유기 반도체 물질은 1910년대에 처음 그 광학 및 전기 적 특성에 대한 연구가 시작된 이래로 현재까지 약 100여 년 넘도록 꾸준히 연구되고 있다....

김형준  |  한양대학교 화학과 부교수,  kimhyungjun@hanyang.ac.kr 서 론   단일항 엑시톤 분열은 광자 흡수([그림 1], 단계 1)를 통 해 생성된 단일항 엑시톤( S 1 )이 두 개의 자유 삼중항 엑시 톤( T 1...

김형준  |  한양대학교 화학과 부교수,  kimhyungjun@hanyang.ac.kr 단일항 엑시톤 분열은 광자 하나를 흡수한 물질에서 두 개의 삼중항 엑시톤이 생성되는 현상입니다. 이 개념은 1965년에 안트라센 결정의 지연 형광을...