초록 ▼

연구개요
본 연구의 목표는 아미노산을 포함하는 양친성 분자의 자기조립체를 활용하여 온실가스 저감을 위한 효소 모방 이산화탄소 전환 및 청정에너지 생산 촉매를 개발하고 그 특성을 연구하는데 있음. 기존 연구에서 양친성 분자의 자기조립체를 이용해 이산화탄소 전환 촉매를 구현하고, 그 성능이 발현됨을 규명하였으며, 본 연구에서는 선행 연구결과를 확장시켜 촉매 성능의 향상 및 양친성 분자의 구조에 따른 촉매 성능의 변화 관측, 그리고 기존 연구에서 얻어진 촉매 특성을 활용하여 온실 가스 저감 기술에 응용할 수 있는 효소 모방 촉매를

연구개요
본 연구의 목표는 아미노산을 포함하는 양친성 분자의 자기조립체를 활용하여 온실가스 저감을 위한 효소 모방 이산화탄소 전환 및 청정에너지 생산 촉매를 개발하고 그 특성을 연구하는데 있음. 기존 연구에서 양친성 분자의 자기조립체를 이용해 이산화탄소 전환 촉매를 구현하고, 그 성능이 발현됨을 규명하였으며, 본 연구에서는 선행 연구결과를 확장시켜 촉매 성능의 향상 및 양친성 분자의 구조에 따른 촉매 성능의 변화 관측, 그리고 기존 연구에서 얻어진 촉매 특성을 활용하여 온실 가스 저감 기술에 응용할 수 있는 효소 모방 촉매를 개발하고자 함. 본 연구를 통해 다양한 분야에 적용 가능한 자기조립체 기반의 촉매 기술을 개발하고자 함.

연구 목표대비 연구결과
히스티딘을 포함하는 양친성 분자의 자기조립체를 사용하여 다양한 전이금속 이온과 결합을 통해 물분해 촉매, 유기물 수소화 촉매를 개발하고 그 성능을 평가하였음.

물 분해를 통해 청정에너지 생산을 위한 촉매 제작이 가능함을 입증함. 이러한 물분해 및 유기물 수소화 촉매는 기존에는 무기물 촉매에 의해서만 이뤄지던 것이었으나, 본 연구에서는 효소 구조의 원리를 이용하여 유기물을 사용하여 개발되었음. 또한 양친성 분자의 구조에 따른 촉매 성능의 변화는 양친성 분자내의 소수성 사슬길이가 자기조립체의 크기와 표면적을 결정하는 것뿐만 아니라, 주변에 존재하는 친수성 그룹의 거동을 제한하여 궁극적으로 금속 이온과의 결합을 안정화시켜 촉매 활성을 향상시킬 수 있음을 실험과 분자 모델링을 통해 제시하였음. 아울러 양친성 분자의 자기조립이 일어날 때 분자간 인력 이외에 공유 결합에 의한 강력한 힘이 작용하면 자기조립체의 형상이 변형될 수 있음을 확인하였음. 공유결합의 형성은 자기조립체 구조내에 분자 배열의 비대칭성을 유발하여 구조체 내부에 스트레스를 발생시키며, 이러한 스트레스를 줄이는 방향으로 자기조립체의 변형이 일어남을 확인함. 본 연구를 통해 현재까지 총 5편의 논문을 발표하였으며, 발표된 논문 중 2편이 Hot paper 등으로 선정되어 연구 결과의 우수성을 입증하고 있음.

연구개발결과의 중요성
본 연구 개발 결과는 새로운 유기물 자기조립체 기반 효소 모방 촉매의 제작 기법을 확립하고, 이를 구현하였다는 점에서 중요성이 있음. 기존에 탐색되지 않은 새로운 촉매 제작 방법을 제시하고, 제작된 촉매가 생물학적 친화성을 가지고 있다는 점에서 향후 응용범위가 다양함. 또한 자기조립이 일어나는 과정에서 기존에 알려지지 않았던 소수성 사슬의 중요성을 규명하였음. 소수성 사슬은 친수성 그룹의 거동에 영향을 주어 배위결합을 통한 촉매 활성화 부위의 형성에 지대한 영향을 끼침을 확인함. 분자의 자기조립 거동은 콜로이드 과학 분야에서 지속적인 관심의 대상이 되었던 분야로서 향후 고분자, 생화학 분야에 영향을 끼칠 것으로 판단됨. 마지막으로 본 연구를 통해 우수한 박사 인력을 배출하였으며, 또한 1건의 지식재산권을 출원하였음. 이러한 인적, 지식 자원 배출을 통해 우리나라 연구경쟁력 향상에 기여함.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 본 연구의 필요성 ... 4
• 나. 연구의 목표 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 28
• 4. 참고문헌 ... 31
• 5. 연구성과 ... 32
• 끝페이지 ... 35