'고분자 말단화학' 新학문 개척…10월 과학기술인에 박문정 포스텍 교수

[서울=뉴시스]윤현성 기자 = 그간 과학 교과서에도 없었던 '고분자 말단화학'이라는 새로운 학문 분야를 개척함으로써 첨단산업에 활용되는 고분자 합성·제어 기술의 새로운 패러다임을 제시한 박문정 포항공과대학교(포스텍) 화학과 교수가 10월의 과학기술인으로 선정됐다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 10월 수상자로 박문정 교수를 선정했다고 2일 밝혔다.

이달의 과학기술인상은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정해 과기정통부 장관상과 상금 1000만원을 수여하는 상이다.
 
과기정통부와 연구재단은 박문정 교수가 고분자 합성 및 구조분석에 독자적인 기술력을 바탕으로 고분자 말단화학이라는 새로운 학문분야를 개척하고, 고분자 상전이 연구의 새 패러다임을 제시하였다고 설명했다. 고분자 합성은 작은 분자량을 가지는 기본 단위(단량체)가 화학 결합을 통해 큰 단위체를 이뤄 고분자를 생성하는 과정을 의미한다.

고분자에서 말단부는 1%도 되지 않는다. 이에 그간 학계에서도 분자구조식 작성 시 말단부 생략을 허용하는 등 말단부가 고분자의 열역학적 상전이 거동과 열적 특성, 기계적 물성에 미치는 영향이 경시돼왔다.

박문정 교수는 고분자 말단 그룹의 중요성을 선도적으로 인식하고, 말단그룹 치환만을 통해 중심부 나노구조체의 변화를 효과적으로 제어하는 새로운 방법론을 정립했다.

이러한 말단화학은 한 종류의 고분자로부터 간단한 말단치환만을 통해 다양한 고분자구조를 유도할 수 있다는 점에서 산업적으로도 응용성이 높은 것으로 주목을 받았다.
 
박문정 교수는 실제로 이 방법론을 기반으로 상상과 이론으로만 존재하던 블록공중합체 시스템에서 '배관공의 악몽(Plumber΄s nightmare) 구조'를 최초로 발견했다.

블록공중합체는 한 단량체의 블록이 다른 단량체의 블록과 연결된 고분자다. 자체 조립이 가능해 반도체와 의료 등 여러 분야에서 널리 활용되지만, 구조가 복잡해질수록 열역학적 안정성이 떨어져 제작이 어려웠다.

배관공의 악몽 구조는 고분자 사슬 말단이 모두 중앙에 모여 다른 나노 구조체와 차별화된 광학적·기계적 특성을 가질 것으로 기대돼왔지만, 실제로는 구현이 어려워 불가능의 영역으로 인식됐다.

박문정 교수는 이를 해결하기 위해 고분자 사슬 말단그룹의 분자인력을 체계적으로 변화시켜 다양한 특성을 가진 고분자 블록공중합체를 개발하고, 메타 성질(인위적 변화로 얻어낸 자연계엔 없는 성질)로 각광받는 복잡네트워크 구조 구현 방법론을 정립했다. 이같은 연구결과는 2024년 1월 사이언스(Science) 학술지에 게재됐다.

박문정 교수는 "교과서에 없던 주제에 빠져 7년 동안 한 우물을 판 것이 성과를 보여 기쁘게 생각한다"며 "앞으로도 전고체 전지 등 에너지 소재로 쓰이는 전하수송 고분자 설계·합성 분야의 국제적 입지를 높이기 위해 노력하겠다"고 말했다.


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